找到所有数组中重复的数字（算法题）

题目：给你一个长度为 n 的整数数组 nums ，其中 nums 的所有整数都在范围 [1, n] 内，且每个整数出现 一次 或 两次 。请你找出所有出现 两次 的整数，并以数组形式返回。

你必须设计并实现一个时间复杂度为 O(n) 且仅使用常量额外空间的算法解决此问题。

示例1：

输入：nums = [4,3,2,7,8,2,3,1]
输出：[2,3]

示例2：

输入：nums = [1,1,2]
输出：[1]

示例2：

输入：nums = [1]
输出：[]

提示：

• n == nums.length
• 1 <= n <= 105
• 1 <= nums[i] <= n
• nums 中的每个元素出现 一次 或 两次

思路

由于给定的 n 个数都在[1, n]的范围内，如果有数字出现了两次，就意味着 [1,n] 中有数字没有出现过。

因此，我们可以尝试将每一个数放在对应的位置。由于数组的下标范围是 [0,n−1]，我们需要将数 i 放在数组中下标为 i−1的位置：

如果 i恰好出现了一次，那么将 i 放在数组中下标为 i−1的位置即可；
如果 i出现了两次，那么我们希望其中的一个 i 放在数组下标中为 i−1 的位置，另一个 i 放置在任意「不冲突」的位置 j。也就是说，数 j+1 没有在数组中出现过。
这样一来，如果我们按照上述的规则放置每一个数，那么我们只需要对数组进行一次遍历。当遍历到位置 i 时，如果 nums[i]−1~=i，说明 nums[i] 出现了两次（另一次出现在位置 num[i]−1），我们就可以将 num[i] 放入答案。

放置的方法也很直观：我们对数组进行一次遍历。当遍历到位置 i 时，我们知道nums[i] 应该被放在位置nums[i]−1。因此我们交换 num[i] 和nums[nums[i]−1] 即可，直到待交换的两个元素相等为止。

class Solution {
    public List<Integer> findDuplicates(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            while (nums[i] != nums[nums[i] - 1]) {
                swap(nums, i, nums[i] - 1);
            }
        }
        List<Integer> ans = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (nums[i] - 1 != i) {
                ans.add(nums[i]);
            }
        }
        return ans;
    }

    public void swap(int[] nums, int index1, int index2) {
        int temp = nums[index1];
        nums[index1] = nums[index2];
        nums[index2] = temp;
    }
}