众数问题。给定含有n个元素的多重集合S，每个元素在S中出现的次数称为该元素的重数，多重集合S中重数最大的元素称为众数。对于给定的由n个自然数组成的多重集S

，设计一个时间复杂度为O(n)的算法，找到其众数。

解法：使用摩尔投票算法。该算法的基本思想是，遍历数组，维护一个候选众数和一个计数器。初始时，候选众数为第一个元素，计数器为1。依次遍历数组中的元素，如果当前元素等于候选众数，则计数器加1，否则计数器减1。当计数器减为0时，将当前元素设为候选众数，并将计数器设为1。遍历结束后，候选众数即为众数。

证明：假设多重集合S中的众数为x，其重数为m，其他元素的重数之和为n-m。由于x的重数大于其他元素的重数之和，因此在遍历数组时，每次遇到x都会将计数器加1，而每次遇到其他元素都会将计数器减1。因此，当遍历结束时，计数器的值大于0，说明x的重数大于其他元素的重数之和，即x为众数。

时间复杂度：该算法只需要遍历一遍数组，时间复杂度为O(n)。

代码实现：

int majorityElement(vector<int>& nums) {
int candidate = nums[0];
int count = 1;
for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
if (nums[i] == candidate) {
count++;
} else {
count--;
if (count == 0) {
candidate = nums[i];
count = 1;
}
}
}
return candidate;
}