完美算法 --将一个具有n个元素的数组向左循环移动i个位置
2013-01-16 20:21
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实验问题:
将一个具有n个元素的数组向左循环移动i个位置。
有许多应用程序会调用这个问题的算法,例如在文本编辑器中移动行的操作,磁盘整理时交换两个不同大小的相邻内存块等。所以,这个问题的算法要求有较高的时间和空间性能。
基本要求:
⑴在原数组中实现循环右移,不另外申请空间;
⑵时间性能尽可能好;
⑶分析算法的时间复杂度。
要在不另申请空间的情况下,保证算法的时间性能尽可能好,如果先设计一个函数将数组向左移动一位,然后再调用该算法i次,是一些人通常想到的方法,但显然这个算法的时间性能不是最好的。要在有限的资源中解决这个问题,似乎比较困难,是否存在这种既不另申请存储空间,又能够达到最好时间性能的完美算法呢。
求解步骤:
1)可以通过下面的方法解决这个问题:先将数组中的前i个元素存放在一个临时数组中,再将余下的n-i个元素左移i个位置, 最后将前i个元素从临时数组复制回原数组中后面的位置。但是这个算法使用了i个额外的存储单元,使得空间性能降低。
2)如上所述,先设计一个函数将数组向左循环移动一个位置,然后再调用该算法i次, 显然,这个算法的时间性能不好。
3)现在我们换一个角度看这个问题: 将这个问题看作是把数组ab转换成数组ba(a代表数组的前i个元素,b代表数组中余下的n-i个元素), 先将a逆置得到arb,再将b逆置得到arbr,最后将整个arbr逆置得到(arbr)r=ba。设Reverse函数执行将数组元素逆置的操作, 对abcdefgh向左循环移动3个位置的过程如下:
Reverse(0, i-1); //得到cbadefgh
Reverse(i, n-1); //得到cbahgfed
Reverse(0, n-1); //得到defghabcclass Program
其原理可以用一个简单的游戏来理解:将两手的掌心对着自己,左手在右手上面, 可以实现将一个具有10 个元素的数组向左循环移动5位,如图所示。
该算法在时间和空间上都很有效,并且是这么简短和简单,想出错都很难。 Brian Kernighan在Software Tools in Pascal中使用了这个算法在文本编辑器中移动各行。
作为一个规律,一个好的算法是反复努力和重新修正的结果,即使足够幸运地得到了一个貌似完美的算法思想, 我们也应该尝试着改进它。
最后推荐几个关于此问题的博客链接:http://blog.thpiano.com/?p=251
http://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6322882
将一个具有n个元素的数组向左循环移动i个位置。
有许多应用程序会调用这个问题的算法,例如在文本编辑器中移动行的操作,磁盘整理时交换两个不同大小的相邻内存块等。所以,这个问题的算法要求有较高的时间和空间性能。
基本要求:
⑴在原数组中实现循环右移,不另外申请空间;
⑵时间性能尽可能好;
⑶分析算法的时间复杂度。
要在不另申请空间的情况下,保证算法的时间性能尽可能好,如果先设计一个函数将数组向左移动一位,然后再调用该算法i次,是一些人通常想到的方法,但显然这个算法的时间性能不是最好的。要在有限的资源中解决这个问题,似乎比较困难,是否存在这种既不另申请存储空间,又能够达到最好时间性能的完美算法呢。
求解步骤:
1)可以通过下面的方法解决这个问题:先将数组中的前i个元素存放在一个临时数组中,再将余下的n-i个元素左移i个位置, 最后将前i个元素从临时数组复制回原数组中后面的位置。但是这个算法使用了i个额外的存储单元,使得空间性能降低。
2)如上所述,先设计一个函数将数组向左循环移动一个位置,然后再调用该算法i次, 显然,这个算法的时间性能不好。
3)现在我们换一个角度看这个问题: 将这个问题看作是把数组ab转换成数组ba(a代表数组的前i个元素,b代表数组中余下的n-i个元素), 先将a逆置得到arb,再将b逆置得到arbr,最后将整个arbr逆置得到(arbr)r=ba。设Reverse函数执行将数组元素逆置的操作, 对abcdefgh向左循环移动3个位置的过程如下:
Reverse(0, i-1); //得到cbadefgh
Reverse(i, n-1); //得到cbahgfed
Reverse(0, n-1); //得到defghabcclass Program
class Program { static void Main(string[] args) { ArrReverse arr = new ArrReverse(); string[] str = "a,b,c,d,1,2,3,4".Split(",".ToCharArray()); arr.Reverse(ref str, 0, 3); arr.Reverse(ref str, 4, 7); arr.Reverse(ref str, 0, 7); foreach (string s in str) { Console.WriteLine(s); } } } // <summary> // 数组为abcd1234,循环右移4位的话,我们希望到达的状态是1234abcd // </summary> public class ArrReverse { // <summary> // 翻转数组(数组为abcd1234,Reverse(...,0,3)=>dcba1234) // </summary> // <param name="start">开始点</param> // <param name="length">结束点</param> // <returns></returns> public string[] Reverse(ref string[] str,int start,int end) { for (; start < end; start++, end--) { string temp = str[end]; str[end] = str[start]; str[start] = temp; } return str; } }
其原理可以用一个简单的游戏来理解:将两手的掌心对着自己,左手在右手上面, 可以实现将一个具有10 个元素的数组向左循环移动5位,如图所示。
该算法在时间和空间上都很有效,并且是这么简短和简单,想出错都很难。 Brian Kernighan在Software Tools in Pascal中使用了这个算法在文本编辑器中移动各行。
作为一个规律,一个好的算法是反复努力和重新修正的结果,即使足够幸运地得到了一个貌似完美的算法思想, 我们也应该尝试着改进它。
最后推荐几个关于此问题的博客链接:http://blog.thpiano.com/?p=251
http://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6322882
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