LeetCode 41. First Missing Positive

原题链接在这里：https://leetcode.com/problems/first-missing-positive/

题目：

Given an unsorted integer array, find the smallest missing positive integer.

Example 1:

Input: [1,2,0]
Output: 3

Example 2:

Input: [3,4,-1,1]
Output: 2

Example 3:

Input: [7,8,9,11,12]
Output: 1

Note:

Your algorithm should run in O(n) time and uses constant extra space.

题解：

两遍扫描，第一遍时swap nums[i] 和它对应的位置元素nums[nums[i]-1]. 为什么对应位置是nums[nums[i]-1]而不是nums[nums[i]]呢? 举个例子nums = [2,1,3], first missing positive 是 4. 若对应位置是nums[i]的话就会swap成[3,1,2], 就会return错误的值.

第二遍时找是否有 nums[i] != i+1的，若有就返回i+1.

若走到头还没有return, 说明first missing positive 是 nums.length+1.

Note: 第一遍扫描时 swap 的条件是 nums[i]-1>=0并且<nums.length, 如此nums[i]-1才有对应的位置；并且排除掉nums[i] == nums[nums[i]-1]情况，即两点已经相同，不需要swap, 否则陷入infinite loop. 做这类swap时注意对调是否相同，是否会造成infinite loop. 

i--是保证swap后 i 返回原位。

Time Complexity: O(n). Space: O(1).

AC Java:

class Solution {
    public int firstMissingPositive(int[] nums) {
        if(nums == null){
            throw new IllegalArgumentException("Input array is null.");
        }
        
        for(int i = 0; i<nums.length; i++){
            if(nums[i]-1>=0 && nums[i]-1<nums.length && nums[i] != nums[nums[i]-1]){
                swap(nums, i, nums[i]-1);
                i--;
            }
        }
        
        for(int i = 0; i<nums.length; i++){
            if(nums[i] != i+1){
                return i+1;
            }
        }
        
        return nums.length+1;
    }
    
    private void swap(int [] nums, int i, int j){
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

AC C++:

class Solution {
public:
    int firstMissingPositive(vector<int>& nums) {
        int len = nums.size();
        for(int i = 0; i < len; i++){
            if(nums[i] > 0 && nums[i] <= len && nums[i] != nums[nums[i] - 1]){
                swap(nums[i], nums[nums[i] - 1]);
                i--;
            }
        }

        for(int i = 0; i < len; i++){
            if(i + 1 != nums[i]){
                return i + 1;
            }
        }

        return len + 1;
    }
};

类似Missing Number, Find All Numbers Disappeared in an Array, Find the Duplicate Number.