Update 287. Find the Duplicate Number.md

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 # [287. Find the Duplicate Number](https://leetcode.com/problems/find-the-duplicate-number/)
 
 # 思路
-给定一个长度为n+1的数组，里面所有的元素都位于[1, n]，所以很明显有重复元素，题目假设只有一个重复数字（但可以重复多次），求这个重复数字。要求空间复杂度为常数
+给定一个长度为n+1的只读数组，里面所有的元素都位于[1, n]，所以很明显有重复元素，题目假设只有一个重复数字（但可以重复多次），求这个重复数字。要求空间复杂度为常数且时间复杂度小于O(n^2)。
-且时间复杂度小于O(n^2)。
 
-## 思路一、位操作
+## 思路一、二分法
-
-由于要求常数空间复杂度，所以就不能用hash什么的；然后要求时间复杂度小于O(n^2)，暴力计数也不行。既然直接计数不行，那么我们可以考虑位操作:
-计算32位中每一位当中1出现的次数。具体来讲，对于第i位（0 <= i <= 31），我们用count1代表整个nums数组中所有元素第i位是1的个数，
-用count2代表0~n这些数中第i位是1的个数。若 count1 > count2，说明最终所求的重复元素在第i位是1，否则是0。这样我们就可以通过分别计算32位1出现的次数来得到结果。
-
-时间复杂度为O(n)
-
-## 思路二、二分法
 题目说的时间复杂度要小于O(n^2)，那么我们可以想到比这个复杂度小一个量级的常见复杂度O(nlogn)，由此可想到二分法。
 由于重复值肯定是在[1, n]之间，所以我们可以首先得到这个范围的中点mid，然后遍历整个数组，统计所有小于等于mid的数的个数count：
 * 如果`count <= mid`，则说明重复值一定是大于mid（可以自己举例子理解），应进入右半部分继续二分；
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 此时时间复杂度就是O(nlogn)
 
+## 思路二、位操作
+
+由于要求常数空间复杂度，所以就不能用hash什么的；然后要求时间复杂度小于O(n^2)，暴力计数也不行。既然直接计数不行，那么我们可以考虑位操作:
+计算32位中每一位当中1出现的次数。具体来讲，对于第i位（0 <= i <= 31），我们用count1代表整个nums数组中所有元素第i位是1的个数，
+用count2代表0~n这些数中第i位是1的个数。若 count1 > count2，说明最终所求的重复元素在第i位是1，否则是0。这样我们就可以通过分别计算32位1出现的次数来得到结果。
+
+时间复杂度为O(n)
+
 ## 思路三
 此题还有一个十分巧妙的方法[可参考[此处](https://leetcode.com/problems/find-the-duplicate-number/discuss/72846/My-easy-understood-solution-with-O(n)-time-and-O(1)-space-without-modifying-the-array.-With-clear-explanation.)]。此时要把nums数组看成一个链表：`nums[i] = j`表示链表中结点i的next结点为j，例如数组
 ```
@@ -35,29 +34,20 @@ nums[i]: 3 1 3 4 2
 可以看到这个链表是有环的，为什么有环呢，就是因为数组nums中存在重复元素3。仔细分析我们可以发现，链表中环的开始结点即为重复元素，
 即题目转变为求一个带环链表中环的开始结点，这其实就是[142. Linked List Cycle II](https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle-ii/)，可参见这题我的[题解](https://github.com/ShusenTang/LeetCode/blob/master/solutions/142.%20Linked%20List%20Cycle%20II.md)，这里直接给出代码。
 
-# C++
+## 若可改变数组
-## 思路一
+本题要求数组nums是只读的，即不能改变nums，如果可改变nums，那么此题还有一个时间复杂度O(n)空间复杂度O(1)的解法（剑指offer第二版面试题3）。
-``` C++
-class Solution {
-public:
-    int findDuplicate(vector<int>& nums) {
-        int res = 0, mask = 1, n = nums.size() - 1;
-        
-        for(int i = 0; i < 32; i++){
-            int count1 = 0, count2 = 0;
-            for(int j = 0; j <= n; j++){
-                if(mask & nums[j]) count1++;
-                if(mask & j) count2++;
-            }
-            if(count1 > count2) res += mask;
-            if(i < 31) mask <<= 1;
-        }
-        return res;
-    }
-};
-```
 
-## 思路二
+由于所有元素都在区间[1, n]之内，所以如果没有重复的数字，那当数组排序后数字m会排在第m位（即下标是m-1）。
+所以我们可以重排这个数组。用while循环从头到尾扫描这个数组，当扫描到nums[i]时，
+1. 如果`i == nums[i] - 1`，则这个数字已经在它该在的位置，i加1然后进入下一循环即可；
+2. 否则，如果`nums[i] == nums[nums[i]-1]`，即`nums[i]`出现了两次，找到了重复值，返回即可。
+3. 否则，即`nums[i] != nums[nums[i]-1]`，应该交换`nums[i]`和`nums[nums[i]-1]`，进入下一循环（i不加1）。
+
+因为调用swap的次数是线性的，所以时间复杂度还是O(n)，而没有引入额外的数组，所以空间复杂度是O(1)。
+
+# C++
+
+## 思路一
 ``` C++
 class Solution {
 public:
@@ -80,6 +70,27 @@ public:
 };
 ```
 
+## 思路二
+``` C++
+class Solution {
+public:
+    int findDuplicate(vector<int>& nums) {
+        int res = 0, mask = 1, n = nums.size() - 1;
+        
+        for(int i = 0; i < 32; i++){
+            int count1 = 0, count2 = 0;
+            for(int j = 0; j <= n; j++){
+                if(mask & nums[j]) count1++;
+                if(mask & j) count2++;
+            }
+            if(count1 > count2) res += mask;
+            if(i < 31) mask <<= 1;
+        }
+        return res;
+    }
+};
+```
+
 ## 思路三
 ``` C++
 class Solution {
@@ -102,3 +113,20 @@ public:
     }
 };
 ```
+
+## 若可改变数组
+``` C++
+class Solution {
+public:
+    int findDuplicate(vector<int>& nums) {
+        int n = nums.size() - 1;        
+        int i = 0;
+        while(i <= n){            
+            if(i == nums[i] - 1) i++;
+            else if(nums[i] != nums[nums[i]-1]) swap(nums[i], nums[nums[i]-1]);
+            else return nums[i];
+        }
+        return 0;
+    }
+};
+```