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寻找两个有序数组中的第K个数或者中位数

2016-07-14 17:28 639 查看
假设有长度分为为M和N的两个升序数组A和B,在A和B两个数组中查找第K大的数,即将A和B按升序合并后的第K个数。
【其中中位数:即k=(m+n-1)/2】
解法一:
使用两个指针指向A和B的开头,很容易在O(M+N)的时间内完成,此算法略过。

方法二:
使用两个指针,分别指向A和B的头,无需合并,因此不需要额外空间;每次两个指针指向的数中较小的那个数的指针+1;第k小的数字,总需遍历k次,即可找到。类似:求集合的交集。
时间复杂度:O(k)

解法三:
使用二分查找的方法。算法思想在代码注释中、

时间复杂度:O(logm+logn)

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#include <iostream>  

#include <string.h>  

#include <stdlib.h>  

using namespace std;  

  

  

  

//Notice : K > 0  

int FindKthElm(int A[], int aBeg, int aEnd, int B[], int bBeg, int bEnd, int k)  

{  

    if (aBeg > aEnd)  

    {  

        return B[bBeg + k - 1];  

    }  

    if (bBeg > bEnd)  

    {  

        return A[aBeg + k - 1];  

    }  

      

    //取中间位置  

    int aMid = aBeg + (aEnd - aBeg)/2;    

    int bMid = bBeg + (bEnd - bBeg)/2;  

      

    //从A和B的开始位置到两个数组中间位置的元素个数  

    int halfLen = aMid - aBeg + bMid - bBeg + 2;  

      

    if (A[aMid] < B[bMid])  

    {  

        if (halfLen > k)  

        {  

            // 此时在合并的数组中A[aBeg...aMid]和元素一定在B[bMid]的左侧,  

            // 即此时第k大的元素一定比B[bMid]这个元素小(严格来说不大于)  

            // 故以后没有必要搜索 B[bMid...bEnd]这些元素  

            return FindKthElm(A, aBeg, aEnd, B, bBeg, bMid - 1, k);  

        }  

        else  

        {  

            // 此时在合并的数组中A[aBeg...aMid]元素一定在B[bMid]的左侧,  

            // 所以前K个元素中一定包含A[aBeg...aMid](可以使用反证法来证明这点)。  

            // 但是无法判断A[amid+1...aEnd]与B[bBeg...bEnd]之间的关系,帮需要对他们进行判断  

            // 此时K就剩下除去A[aBeg...aMid]这些元素,个数为k - (aMid - aBeg + 1)  

            return FindKthElm(A, aMid + 1, aEnd, B, bBeg, bEnd, k - (aMid - aBeg + 1));  

        }  

    }  

    else  

    {  

        //注释与上面相似  

        if (halfLen > k)  

        {  

            return FindKthElm(A, aBeg, aMid - 1, B, bBeg, bEnd, k);  

        }  

        else  

        {  

            return FindKthElm(A, aBeg, aEnd, B, bMid + 1, bEnd, k - (bMid - bBeg + 1));  

        }  

    }  

}  

  

  

int main()  

{  

    const int ALen = 11;  

    const int BLen = 5;  

      

    int apos = 0;  

    int bpos = 0;  

    int A[ALen];  

    int B[ALen];  

      

    //生成两个递增数组A 和 B  

    for (int i = 1; i <= ALen + BLen; ++i)  

    {  

        if (apos >= ALen)  

        {  

            B[bpos++] = i;  

        }  

        else if (bpos >= BLen)  

        {  

            A[apos++] = i;  

        }  

        else  

        {  

            if (rand()%2 == 1)  

            {  

                A[apos++] = i;  

            }  

            else  

            {  

                B[bpos++] = i;  

            }  

        }  

    }  

      

    //输出A和B的内容  

    for (int i = 0; i < ALen; ++i)  

    {  

        cout <<A[i] <<" ";  

    }  

    cout <<endl;  

    for (int i = 0; i < BLen; ++i)  

    {  

        cout <<B[i] <<" ";  

    }  

    cout <<endl;  

      

    //验证每个K是不是正解  

    for (int i = 1; i <= ALen + BLen; ++i)  

    {  

        cout << i <<" : "<<FindKthElm(A, 0 , ALen - 1, B, 0 , BLen - 1, i)<<endl;  

    }  

      

    return 0;  

}  

转自:http://blog.csdn.net/realxie/article/details/8078043


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