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求兩個等長有序陣列的中位數的logN演算法 分治法

http://blog.csdn.net/yangliuy/article/details/7194199

題目:有兩個長為n的非遞減陣列A和B,把B接在A的後面變成長為2n的陣列C。設計演算法求C的中位數(第n小數)。

思路:O(n)的演算法很容易找到,關鍵是用二分的思想設計logn演算法。這題關鍵是用好a和b陣列中腳標和為定值的元素的大小關係。

            直觀想法是:如果中位數在陣列a中,那麼若a[m]<b[n-m-2],此時比a[m]小的數最多隻有n-2個,即a[m]不可能為第n小數,偏小更新左界;若a[m]> b [n-m-1],此時比a[m]小的數至少有n個,a[m]不可能為第n小數,偏大更新右界;若a[m]介於b[n-m-2]與b [n-m-1]則a[m]恰好為第n小數。 中位數在陣列b中的情況類似。

  1. #include <iostream>
  2. usingnamespace std;  
  3. int findNthNumber(int a[], int b[], int n){  
  4.     int l = 0, r = n -1;  
  5.     int m;  
  6.     while(l <= r){  
  7.         m = (l + r) / 2;  
  8.         if(m == n - 1 || a[m] < b[n - m -2]){  
  9.             //此時比a[m]小的數最多隻有n-2個,即a[m]不可能為第n小數,偏小更新左界
  10.             l = m + 1;  
  11.         }  
  12.         elseif (a[m] < b [n - m - 1]){  
  13.             //此時比a[m]小的數恰好有n-1個,a[m]就是第n小數,返回
  14.             return a[m];  
  15.         }  
  16.         else r = m - 1;//此時比a[m]小的數至少有n個,即a[m]不可能為第n小數,偏大更新右界
  17.     }  
  18.     //中位數在b陣列中的情況,和上面類似
  19.     l = 0, r = n -1;  
  20.     while(l <= r){  
  21.         m = (l + r) / 2;  
  22.         if(m == n - 1 || b[m] < a[n - m -2]){  
  23.             l = m + 1;  
  24.         }  
  25.         elseif (b[m] < a [n - m - 1]){  
  26.             return b[m];  
  27.         }  
  28.         else r = m - 1;  
  29.     }  
  30. }  
  31. int main(){  
  32.     int  a[] = {1, 3, 4, 9, 11, 20, 21};  
  33.     int  b[] = {2, 7, 8, 10, 70, 76, 79};  
  34.     cout<<findNthNumber(a, b, 7)<<endl;   
  35.     return 0;  
  36. }  

也可以取a[m]與b[n-m-2]中較大的一個,然後與a[m+1]和b[n-m-1]作比較,簡化後的程式碼如下
  1. #include <iostream>
  2. usingnamespace std;  
  3. int findNthNumber(int a[], int b[], int n){  
  4.     int l = 0, r = n -1;  
  5.     int m, tmp;  
  6.     while(l <= r){  
  7.         m = (l + r) / 2;  
  8.         tmp = (a[m] < b [n - m - 2] ? b[n - m - 2] : a[m]);  
  9.         //tmp取a[m]與b[n-m-2]中較大的一個,然後與a[m+1]和b[n-m-1]作比較
  10.         if(tmp > b [n - m - 1]){  
  11.             r = m - 1;  
  12.         }  
  13.         elseif(tmp > a [m + 1]){  
  14.             l = m + 1;  
  15.         }  
  16.         elsereturn tmp;  
  17.     }  
  18. }  
  19. int main(){  
  20.     int  a[] = {1, 3, 10, 11, 12, 20, 21};  
  21.     int  b[] = {2, 7, 8, 9, 70, 76, 79};  
  22.     cout<<findNthNumber(a, b, 7)<<endl;   
  23.     return 0;  
  24. }