有序数组求中位数问题

1、有两个已排好序的数组A和B,长度均为n,找出这两个数组合并后的中间元素,要求时间代价为O(logn)。
2、假设两个有序数组长度不等,同样的求出中位数。
一:解析: 这个题目看起来非常简单。第一题的话: 假设数组长度为n, 那么我就把数组1和数组2直接合并,然后再直接找到中间元素。对于这样的方案,第一题和第二题就没有什么区别了。这样的话时间复杂度就是O(n)。通常在这样的情况下,那些要求比较高的面试官就会循循善诱道:“你还有更好的办法吗?” 如果比线性更高效,直接能想到的就是对数了O(log(n)),这个时间复杂度在这里可能吗? 当然还是可能的。
算法导论上面的分析是这样的:
Say the two arrays are sorted and increasing, namely A and B.
It is easy to find the median of each array in O(1) time.
Assume the median of array A is m and the median of array B is n. Then,
1、If m==n,then clearly the median after merging is also m,the algorithm holds.
2、If m<=n,then reserve the half of sequence A in which all numbers are greater than m,also reserve the half of sequence B in which all numbers are smaller than n.
Run the algorithm on the two new arrays。
3、If m>n,then reserve the half of sequence A in which all numbers are smaller than m,also reserve the half of sequence B in which all numbers are larger than n.
Run the algorithm on the two new arrays。
Time complexity: O(logn)
下面,我们来画个图,分析一下这个思路:

有序数组求中位数问题


我们先来分析看看: 想到对数的效率,首先想到的就是二分查找,对于这个题目二分查找的意义在哪里呢?
我们找到了A[n/2] 和 B[n/2]来比较,
1、如果他们相等,那样的话,我们的搜索结束了,因为答案已经找到了A[n/2]就肯定是排序后的中位数了。
2、如果我们发现B[n/2] > A[n/2],说明什么,这个数字应该在 A[n/2]->A[n]这个序列里面, 或者在 B[1]-B[n/4]这里面。 或者,这里的或者是很重要的, 我们可以说,我们已经成功的把问题变成了在排序完成的数组A[n/2]-A[n]和B[0]-B[n/2]里面找到合并以后的中位数, 显然递归是个不错的选择了。
3、如果B[n/2] < A[n/2]呢?显然就是在A[0]-A[n/2]和B[n/2]-B[n]里面寻找了。

在继续想, 这个递归什么时候收敛呢?当然一个case就是相等的值出现, 如果不出现等到这个n==1的时候也就结束了。
照着这样的思路, 我们比较容易写出如下的代码, 当然边界的值需要自己思量一下(递归代码如下):

// 两个长度相等的有序数组寻找中位数  

int Find_Media_Equal_Length(int a[] , int b[] , int length) 

    if(length == 1) 

    { 

        return a[0] > b[0] ? b[0] : a[0]; 

    } 

    int mid = (length-1)/2;   //奇数就取中间的,偶数则去坐标小的  

    if(a[mid] == b[mid]) 

        return a[mid]; 

    else if(a[mid] < b[mid]) 

    { 

        return Find_Media_Equal_Length(&a[length-mid-1] , &b[0] , mid+1);    //偶数则取剩下的length/2,奇数则取剩下的length/2+1  

        //return Find_Media_Equal_Length(a+length-mid-1 , b , mid+1);  

    } 

    else 

    { 

        return Find_Media_Equal_Length(&a[0] , &b[length-mid-1] , mid+1); 

        //return Find_Media_Equal_Length(a , b+length-mid-1 , mid+1);  

    } 

非递归代码如下:

// 非递归代码  

int Find_Media_Equal_Length(int a[] , int b[] , int length) 

    int mid; 

    while(1) 

    { 

        if(length == 1) 

        { 

            return a[0] > b[0] ? b[0] : a[0]; 

        } 

        mid = (length-1)/2; 

        if(a[mid] == b[mid]) 

            return a[mid]; 

        else if(a[mid] < b[mid]) 

            a = a + length - mid - 1;    // a数组的后半部分  

        else 

            b = b + length - mid - 1;    // b数组的后半部分  

        length = mid + 1; 

    } 

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