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LC217数据结构哈希集合 · 去重哈希记忆表

存在重复元素

给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。

题目是什么

给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。

解决什么问题

哈希表中保存的是过去的元素、频次,还是它们的位置?

核心结论

用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。

01交互算法精讲

先说结论:这道题到底解决什么

怎样从“给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。”推导出 哈希集合 · 去重,并证明每次状态变化都不会漏掉答案?

中心结论:用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。

读完必须能回答
  1. 1.暴力方案在哪里重复计算,为什么仍然是正确基线?
  2. 2.哈希表中保存的是过去的元素、频次,还是它们的位置?
  3. 3.不变量“set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。”为什么能保证算法安全前进?
02交互算法精讲

完整题目与题意拆解

这是一道简单题,如果数组里面有重复数字就输出 true,否则输出 flase。

在本站主例中,给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。

算法最终需要得到或观察:扫到第二个 1 时命中,返回 true。

把题目翻译成状态
  • 输入:给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。
  • 机器需要维护:哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。
  • 最终可观察结果:扫到第二个 1 时命中,返回 true。
动画 1 · 题意扫描

先看清算法到底要维护什么

先建立输入、目标、输出和第一批状态,不急着进入模板。

Step 1/20%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

用一个 set 记录见过的值

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03交互算法精讲

第一层方案:暴力做法

逐对枚举能够得到答案,但同一个查找会发生许多次;哈希表把已经见过的信息保存成一次查询。

暴力方案的价值是确认题意并提供正确性基线。它通常会覆盖所有候选, 但没有保存已经确认的信息,因此同一状态会被重新计算。

动画 2 · 暴力重复

重复工作究竟发生在哪里

把重复读取或重复搜索的区域明确标出,再决定优化必须保存什么。

Step 1/20%
先做对:建立暴力基线枚举所有候选并完整验证

用一个 set 记录见过的值

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优化方向:用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。
04交互算法精讲

整体地图:先做什么,再做什么

  1. 1建模把输入翻译成“哈希记忆表”,明确答案需要观察什么。
  2. 2状态只维护 哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。
  3. 3转移每一步按照 用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。
  4. 4收尾读取 扫到第二个 1 时命中,返回 true。,并复核边界与复杂度。
05交互算法精讲

哈希记忆表:核心概念

先问未来需要查询什么,再决定 map 的 key 与 value。

这道题不是为了记住一个组件名称,而是为了让状态具有可解释的语义:哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。

核心不变量
  • set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。
动画 3 · 核心概念

建立“哈希记忆表”心智模型

用主例建立核心状态,先预测下一步,再公开正确分支和理由。

Step 1/30%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

用一个 set 记录见过的值

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06交互算法精讲

核心机制:状态如何一步步变化

用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。

执行过程中持续维护:哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。

正确性依赖以下不变量:set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。

面试时可以压缩为:我边扫边用 set 记录见过的值,扫到已在 set 中的值就立刻返回 true;扫完没命中返回 false,O(n)。

落到当前题,执行机制可以压缩为:用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。每一次更新都必须保持核心不变量,而不是只让样例碰巧得到正确答案。

动画 4 · 机制构建

一次状态转移为什么成立

集中观察一次选择、计算和状态写回,让变量变化与原因同时出现。

Step 1/50%
set 里有没有 1set.has(a[i])

1 还没见过

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07交互算法精讲

正确性证明:为什么不会漏答案

初始化

初始化:算法开始时,全部合法候选仍在状态表示范围内;set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。

保持

保持:执行“用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。”时,只删除已经能证明不可能的候选,并把新信息写回 哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。

终止

终止:没有待处理状态或达到命中条件时,当前可观察结果就是“扫到第二个 1 时命中,返回 true。”。

正确性抓手不是“样例跑通”,而是每一帧结束后仍能复述:set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。
08交互算法精讲

完整执行过程

  1. 1题目与输入给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。 因为:用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。
  2. 2set 里有没有 1查 set 是否已经包含 a[i]。 因为:未命中,说明该值首次出现。
  3. 3把 1 加入 set把新值加入 set,作为后续比对的历史。 因为:扫到末尾都没命中,才能确定没有重复。
  4. 4set 里有没有 2查 set 是否已经包含 a[i]。 因为:未命中,说明该值首次出现。
  5. 5把 2 加入 set把新值加入 set,作为后续比对的历史。 因为:扫到末尾都没命中,才能确定没有重复。
  6. 6把 3 加入 set把新值加入 set,作为后续比对的历史。 因为:扫到末尾都没命中,才能确定没有重复。
  7. 7set 里有没有 1查 set 是否已经包含 a[i]。 因为:命中即可立刻返回 true,无需扫完。
  8. 8收尾与复杂度扫到第二个 1 时命中,返回 true。 因为:时间 O(n) · 空间 O(n)。用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。
动画 5 · 完整执行

从输入完整走到可观察结果

从主例第一帧运行到答案,时间轴始终显示当前状态、因果解释和下一步。

Step 1/80%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

用一个 set 记录见过的值

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09交互算法精讲

把动画和 Go 代码逐行对应

代码窗口不会按容易漂移的固定数字行号硬绑动画,而是根据当前语义阶段, 在完整 Go 实现中定位选择、计算、写回或返回分支。当前变量与高亮行一起变化。

动画 6 · 代码映射

让每个动作都落到 Go 分支

重新执行关键分支,只显示当前代码附近窗口,并说明这行为什么在此刻运行。

Step 1/60%
建立空哈希结构准备 map / set / 计数器

用一个 set 记录见过的值

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10交互算法精讲

完整 Go 提交代码与最小测试

完整 Go 解法
func containsDuplicate(nums []int) bool {
	record := make(map[int]bool, len(nums))
	for _, n := range nums {
		if _, found := record[n]; found {
			return true
		}
		record[n] = true
	}
	return false
}
最小测试集合
func main() {
    // 1. 主例
    //    输入:mode="contains-duplicate", nums=[1,2,3,1]
    //    期望:扫到第二个 1 时命中,返回 true。
    //
    // 2. 失败 / 未命中
    //    检查:命中后仍继续扫是浪费;一旦命中可立即返回。
    //
    // 3. 边界
    //    空输入、单元素、最小合法规模,以及答案恰好落在边界的情况。
    //
    // 4. 迁移
    //    LC1 两数之和;LC242 有效字母异位词
}

Go 参考实现基于 halfrost/LeetCode-Go 的 MIT 许可代码整理,并按本站教学结构补充解释与动画映射。

11交互算法精讲

正确性与复杂度

时间复杂度 O(n)

执行过程中只保留仍可能影响答案的状态。用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。

空间复杂度 O(n)

额外状态主要用于维护:哈希集合 set(已见过的值)、扫描指针 i。

终局不变量
  • set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。
12交互算法精讲

最容易写错的地方

错误 1

命中后仍继续扫是浪费;一旦命中可立即返回。

边界复查

必须额外检查空输入、单元素、未命中或不可达情况,以及恰好落在边界的输入。

13交互算法精讲

最后复盘:带走逻辑链

  1. 1题意给定数组 [1,2,3,1],判断是否存在重复元素。
  2. 2重复逐对枚举能够得到答案,但同一个查找会发生许多次;哈希表把已经见过的信息保存成一次查询。
  3. 3优化用一个 set 记录见过的值;扫描时若当前值已在 set 中即存在重复。
  4. 4证明set 始终等于下标 [0, i) 出现过的值的集合。
  5. 5复杂度时间 O(n),空间 O(n)
面试表达:我边扫边用 set 记录见过的值,扫到已在 set 中的值就立刻返回 true;扫完没命中返回 false,O(n)。
迁移练习
  • LC1 两数之和
  • LC242 有效字母异位词