最近在复习数据结构,看了左神的算法视频,这里实现一下视频中的中间值问题。
平时我们要找中位数还得排一下序,但是如果掌握了堆这一个结构。我们就只需要一个大顶堆和一个小顶堆就可以了。大顶堆和小顶堆的性质不赘述,但是一个比较重要的提一下,就是大顶堆堆顶是整个堆的最大值,小顶堆的顶必然是最小值。并且我们要实现的中位数的算法,还需要保证小顶堆的最小值大于大顶堆的最大值。
1、有了这一性质,我们能干嘛呢,我们就可以通过这两个堆来操作,首先是建堆的过程。
对于一组数据,用流的形式做比喻,一个数据来到,我们看看我们此时的两个堆都没有数据,那么我们随便放一个,比如我们放大顶堆。
2、这时候第二个数据来了,我们就开始判断。如果此时这个数据小于大顶堆的堆顶,那我们就要放到大顶堆里面去,反之就放在小顶堆里面,总之保证大顶堆全部小于小顶堆。但这不算完,因为此时大顶堆两个数了,我们得平衡两边,那我们只需要把大顶堆的堆顶放到小顶堆的堆底就行了。这样就可以不破坏两堆大小关系的同时完成数目的平衡。
3、这时候两堆都有一个数了,后面的数其实也是一样的,先判断的大小,该放到哪里,再看是否平衡,不平衡就弄平衡。原理都是一样的。这样一来,两堆的堆顶恰好就是中间的两个数了(大家思考一下~)。
整个思路就是这样,下面上代码
#include<iostream>
using namespace std;
//实际上大顶堆和小顶堆只相差符号,但是为了省事我这里就直接拷贝了两份
void maxHeapInsert(int a[],int index,int num){
a[index] = num;
int new1 = (index-1)/2;
while(new1>=0 && a[index]>a[new1]){
swap(a[index],a[(index-1)/2]);
index = (index-1)/2;
new1 = (index-1)/2;
}
}
void minHeapInsert(int a[],int index,int num){
a[index] = num;
int new1 = (index-1)/2;
while(new1>=0 && a[index]<a[new1]){
swap(a[index],a[(index-1)/2]);
index = (index-1)/2;
new1 = (index-1)/2;
}
}
void maxHeapify(int a[],int n,int size){
int leftchild= 2*n+1;
while(leftchild<size){
int rightchild = leftchild+1;
int largest = a[leftchild]>a[n] ? leftchild : n;
//实际访问数组元素时要减一
if(rightchild<size&&a[rightchild]>a[largest])
largest = rightchild;
if(largest==n)
break;
swap(a[n],a[largest]);
n=largest;
leftchild = 2*n+1;
}
}
void minHeapify(int a[],int n,int size){
int leftchild= 2*n+1;
while(leftchild<size){
int rightchild = leftchild+1;
int mini = a[leftchild]<a[n] ? leftchild : n;
//实际访问数组元素时要减一
if(rightchild<size&&a[rightchild]<a[mini])
mini = rightchild;
if(mini==n)
break;
swap(a[n],a[mini]);
n=mini;
leftchild = 2*n+1;
}
}
int main(){
int i,j,len,tmp;
int maxSize=0,minSize=0;
cin>>len;
int a[len];
int max[len/2+1];
int min[len/2+1];
for(i=0;i<len;i++)
cin>>a[i];
for(i=0;i<len;i++){
//放在小顶堆的情况
if(a[i]>max[0]){
if(minSize>maxSize){
tmp = min[0];
min[0]= a[i];
//不用增加
minHeapify(min,0,minSize);
//增加
maxHeapInsert(max,maxSize++,tmp);
}
else{
min[minSize] = a[i];
//这时就要增加
minHeapify(min,0,++minSize);
}
}
//放在大顶堆的情况
else{
if(minSize<maxSize){
tmp = max[0];
max[0]= a[i];
//不用增加
maxHeapify(max,0,maxSize);
//增加
minHeapInsert(min,minSize++,tmp);
}
else{
max[maxSize] = a[i];
//这时就要增加
maxHeapify(max,0,++maxSize);
}
}
}
for(i=0;i<maxSize;i++)
cout<<max[i]<<" ";
cout<<endl;
for(i=0;i<minSize;i++)
cout<<min[i]<<" ";
//得到中位数。。。
}
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