我们可以使用下面的简单代码来查找重复的和缺失的值:

    int size = 8;
    int arr[] = {1, 2, 3, 5, 1, 3};
    int result[] = new int[size];

    for(int i =0; i < arr.length; i++)
    {
        if(result[arr[i]-1] == 1)
        {
            System.out.println("repeating: " + (arr[i]));
        }
        result[arr[i]-1]++;
    }

    for(int i =0; i < result.length; i++)
    {
        if(result[i] == 0)
        {
            System.out.println("missing: " + (i+1));
        }
    }

您可以使用二分搜索来查找缺失(或连续)数字的间隔。运行时间应该是(num间隔)* log(平均间隔长度)* n。如果间隔不多，则很有用。

我认为这不需要任何复杂的数学方程和理论。下面是一个建议的到位和O(2n)时间复杂度的解决方案:

输入表格假设:

袋子里的数字# = n

缺失数字的数量= k

袋子里的数字由长度为n的数组表示

算法的输入数组长度= n

数组中缺失的条目(从袋子中取出的数字)将被数组中第一个元素的值替换。

如。最初袋子看起来像[2,9,3,7,8,6,4,5,1,10]。 如果4被取出，value 4将变成2(数组的第一个元素)。 因此，在取出4后，袋子将看起来像[2,9,3,7,8,6,2,5,1,10]

此解决方案的关键是在遍历数组时，通过对索引处的值求负来标记访问数的INDEX。

    IEnumerable<int> GetMissingNumbers(int[] arrayOfNumbers)
    {
        List<int> missingNumbers = new List<int>();
        int arrayLength = arrayOfNumbers.Length;

        //First Pass
        for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
        {
            int index = Math.Abs(arrayOfNumbers[i]) - 1;
            if (index > -1)
            {
                arrayOfNumbers[index] = Math.Abs(arrayOfNumbers[index]) * -1; //Marking the visited indexes
            }
        }

        //Second Pass to get missing numbers
        for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
        {                
            //If this index is unvisited, means this is a missing number
            if (arrayOfNumbers[i] > 0)
            {
                missingNumbers.Add(i + 1);
            }
        }

        return missingNumbers;
    }

正如@j_random_hacker所指出的，这与在O(n)个时间和O(1)个空间中寻找重复项非常相似，我的答案在这里也适用。

假设“袋子”由一个大小为N - k的基于1的数组a[]表示，我们可以在O(N)个时间和O(k)个额外空间内求解Qk。

首先，我们将数组A[]扩展k个元素，使它现在的大小为n，这是O(k)个额外空间。然后我们运行以下伪代码算法:

for i := n - k + 1 to n
    A[i] := A[1]
end for

for i := 1 to n - k
    while A[A[i]] != A[i] 
        swap(A[i], A[A[i]])
    end while
end for

for i := 1 to n
    if A[i] != i then 
        print i
    end if
end for

第一个循环初始化k个额外的条目，使其与数组中的第一个条目相同(这只是我们知道数组中已经存在的一个方便的值——在这一步之后，大小为N-k的初始数组中缺失的任何条目在扩展数组中仍然缺失)。

第二个循环排列扩展数组，如果元素x至少出现一次，那么其中一个元素将位于位置A[x]。

注意，尽管它有一个嵌套循环，但它仍然在O(N)时间内运行——只有当有一个i使a [i] != i时才会发生交换，并且每次交换设置至少一个元素使a [i] == i，而以前不是这样的。这意味着交换的总数(因此while循环体的执行总数)最多为N-1。

第三个循环打印数组i中没有被值i占用的索引——这意味着i一定是缺失的。

您可能需要澄清O(k)的含义。

这里有一个任意k的简单解:对于你的数字集中的每一个v，将2^v相加。最后，循环i从1到n，如果和2^i按位和为零，则i缺失。(或者在数字上，如果和的底除以2^i是偶数。或者模2^(i+1) < 2^i

容易,对吧?O(N)时间，O(1)存储，支持任意k。

除了你在计算一个巨大的数字，在真正的计算机上，每个数字都需要O(N)个空间。事实上，这个解和位向量是一样的。

所以你可以很聪明地计算和，平方和和和立方体的和…直到v^k的和，然后用复杂的数学方法提取结果。但这些都是很大的数字，这就引出了一个问题:我们谈论的是哪种抽象的运作模式?O(1)空间中有多少是合适的，以及需要多长时间才能将所需大小的数字相加?

对于Q2，这是一个比其他解决方案效率更低的解决方案，但仍然有O(N)个运行时和O(k)个空间。

这个想法是运行原始算法两次。在第一个例子中，你得到了缺失的总数，这给了你缺失数字的上界。我们称这个数为N，你知道这两个数的和是N，所以第一个数只能在[1,floor((N-1)/2)]区间内，而第二个数将在[floor(N/2)+1,N-1]区间内。

因此，再次循环所有数字，丢弃第一个间隔中不包括的所有数字。你可以记录它们的和。最后，你将知道丢失的两个数字中的一个，进而知道第二个数字。

我有一种感觉，这种方法可以被推广，也许在一次输入传递期间，多个搜索可以“并行”运行，但我还没有弄清楚如何做到这一点。