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  • 数组算法

    一、数组求和
        给定一个含有n个元素的整型数组a,求a中所有元素的和。可能您会觉得很简单,是的,的确简单,但是为什么还要说呢,原因是这道题要求用递归法,只用一行代码。
    分析:

    1. 如果数组元素个数为0,那么和为0。

    2. 如果数组元素个数为n,那么先求出前n - 1个元素之和,再加上a[n - 1]即可

    1. // 数组求和  
    2. int sum(int*a, int n)  
    3. {  
    4.      return n ==0?0 : sum(a, n -1) + a[n -1];  
    5. }  
    // 数组求和
    int sum(int*a, int n)
    {
         return n ==0?0 : sum(a, n -1) + a[n -1];
    }

    二、求数组中的最大值与最小值
    给定一个含有n个元素的整型数组a,找出其中的最大值和最小值
    分析:常规的做法是遍历一次,分别求出最大值和最小值,但我这里要说的是分治法(Divide and couquer),将数组分成左右两部分,先求出左半部份的最大值和最小值,再求出右半部份的最大值和最小值,然后综合起来求总体的最大值及最小值。这是个递归过程,对于划分后的左右两部分,同样重复这个过程,直到划分区间内只剩一个元素或者两个元素。

    1. // 求数组的最大值和最小值,返回值在maxValue和minValue  
    2. void MaxandMin(int *a, int l, int r, int& maxValue, int& minValue)  
    3. {  
    4.     if(l == r) // l与r之间只有一个元素  
    5.     {  
    6.         maxValue = a[l] ;  
    7.         minValue = a[l] ;  
    8.         return ;  
    9.     }  
    10.   
    11.     if(l + 1 == r) // l与r之间只有两个元素  
    12.     {  
    13.         if(a[l] >= a[r])  
    14.         {  
    15.             maxValue = a[l] ;  
    16.             minValue = a[r] ;  
    17.         }  
    18.         else  
    19.         {  
    20.             maxValue = a[r] ;  
    21.             minValue = a[l] ;  
    22.         }  
    23.         return ;  
    24.     }  
    25.   
    26.     int m = (l + r) / 2 ; // 求中点  
    27.   
    28.     int lmax ; // 左半部份最大值  
    29.     int lmin ; // 左半部份最小值  
    30.     MaxandMin(a, l, m, lmax, lmin) ; // 递归计算左半部份  
    31.   
    32.     int rmax ; // 右半部份最大值  
    33.     int rmin ; // 右半部份最小值  
    34.     MaxandMin(a, m + 1, r, rmax, rmin) ; // 递归计算右半部份  
    35.   
    36.     maxValue = max(lmax, rmax) ; // 总的最大值  
    37.     minValue = min(lmin, rmin) ; // 总的最小值  
    38. }  
    // 求数组的最大值和最小值,返回值在maxValue和minValue
    void MaxandMin(int *a, int l, int r, int& maxValue, int& minValue)
    {
        if(l == r) // l与r之间只有一个元素
        {
            maxValue = a[l] ;
            minValue = a[l] ;
            return ;
        }
    
        if(l + 1 == r) // l与r之间只有两个元素
        {
            if(a[l] >= a[r])
            {
                maxValue = a[l] ;
                minValue = a[r] ;
            }
            else
            {
                maxValue = a[r] ;
                minValue = a[l] ;
            }
            return ;
        }
    
        int m = (l + r) / 2 ; // 求中点
    
        int lmax ; // 左半部份最大值
        int lmin ; // 左半部份最小值
        MaxandMin(a, l, m, lmax, lmin) ; // 递归计算左半部份
    
        int rmax ; // 右半部份最大值
        int rmin ; // 右半部份最小值
        MaxandMin(a, m + 1, r, rmax, rmin) ; // 递归计算右半部份
    
        maxValue = max(lmax, rmax) ; // 总的最大值
        minValue = min(lmin, rmin) ; // 总的最小值
    }

    三、求数组的最大值与次大值
    给定一个含有n个元素的整型数组,求其最大值和次大值

    分析:思想和上一题类似,同样是用分治法,先求出左边的最大值leftmax和次大值leftsecond,再求出右边的最大值rightmax和次大值rightsecond,然后合并,如何合并呢?分情况考虑

    1 如果leftmax > rightmax,那么可以肯定leftmax是最大值,但次大值不一定是rightmax,但肯定不是rightsecond,只需将leftsecond与rightmax做一次比较即可。

    2 如果rightmax > leftmax,那么可以肯定rightmax是最大值,但次大值不一定是leftmax,但肯定不是leftsecond,所以只需将leftmax与rightsecond做一次比较即可。

    注意:这种方法无法处理最大元素有多个的情况,比如3,5,7,7将返回7,7而不是7,5。

    1. // 找出数组的最大值和次大值,a是待查找的数组,left和right是查找区间,max和second存放结果  
    2. void MaxandMin(int a[], int left, int right, int&max, int&second)  
    3. {  
    4.     if(left == right)  
    5.     {  
    6.         max = a[left] ;  
    7.         second =  INT_MIN;  
    8.     }  
    9.     elseif(left +1== right)  
    10.     {  
    11.         max = a[left] > a[right] ? a[left] : a[right] ;  
    12.         second = a[left] < a[right] ? a[left] : a[right] ;  
    13.     }  
    14.     else  
    15.     {  
    16.         int mid = left + (right - left) /2 ;  
    17.   
    18.         int leftmax ;  
    19.         int leftsecond ;  
    20.         MaxandMin(a, left, mid, leftmax, leftsecond) ;  
    21.   
    22.         int rightmax ;  
    23.         int rightsecond ;  
    24.         MaxandMin(a, mid +1, right, rightmax, rightsecond) ;  
    25.   
    26.         if (leftmax > rightmax)  
    27.         {  
    28.             max = leftmax ;  
    29.             second = leftsecond > rightmax ? leftsecond : rightmax ;  
    30.         }  
    31.         else  
    32.         {  
    33.             max = rightmax ;  
    34.             second = leftmax < rightsecond ? rightsecond : leftmax ;  
    35.         }  
    36.     }  
    37. }  
    // 找出数组的最大值和次大值,a是待查找的数组,left和right是查找区间,max和second存放结果
    void MaxandMin(int a[], int left, int right, int&max, int&second)
    {
        if(left == right)
        {
            max = a[left] ;
            second =  INT_MIN;
        }
        elseif(left +1== right)
        {
            max = a[left] > a[right] ? a[left] : a[right] ;
            second = a[left] < a[right] ? a[left] : a[right] ;
        }
        else
        {
            int mid = left + (right - left) /2 ;
    
            int leftmax ;
            int leftsecond ;
            MaxandMin(a, left, mid, leftmax, leftsecond) ;
    
            int rightmax ;
            int rightsecond ;
            MaxandMin(a, mid +1, right, rightmax, rightsecond) ;
    
            if (leftmax > rightmax)
            {
                max = leftmax ;
                second = leftsecond > rightmax ? leftsecond : rightmax ;
            }
            else
            {
                max = rightmax ;
                second = leftmax < rightsecond ? rightsecond : leftmax ;
            }
        }
    }

    四、求数组中出现次数超过一半的元素 给定一个n个整型元素的数组a,其中有一个元素出现次数超过n / 2,求这个元素。据说是百度的一道题

    分析:设置一个当前值和当前值的计数器,初始化当前值为数组首元素,计数器值为1,然后从第二个元素开始遍历整个数组,对于每个被遍历到的值a[i]

    1 如果a[i]==currentValue,则计数器值加1

    2 如果a[i] != currentValue, 则计数器值减1,如果计数器值小于0,则更新当前值为a[i],并将计数器值重置为1

    1. // 找出数组中出现次数超过一半的元素  
    2. int Find(int* a, int n)  
    3. {  
    4.     int curValue = a[0] ;  
    5.     int count = 1 ;  
    6.   
    7.     for (int i = 1; i < n; ++i)  
    8.     {  
    9.         if (a[i] == curValue)  
    10.             count++ ;  
    11.         else  
    12.         {  
    13.             count-- ;  
    14.             if (count < 0)  
    15.             {  
    16.                 curValue = a[i] ;  
    17.                 count = 1 ;  
    18.             }  
    19.         }  
    20.     }  
    21.   
    22.     return curValue ;  
    23. }  
    // 找出数组中出现次数超过一半的元素
    int Find(int* a, int n)
    {
        int curValue = a[0] ;
        int count = 1 ;
    
        for (int i = 1; i < n; ++i)
        {
            if (a[i] == curValue)
                count++ ;
            else
            {
                count-- ;
                if (count < 0)
                {
                    curValue = a[i] ;
                    count = 1 ;
                }
            }
        }
    
        return curValue ;
    }

    另一个方法是先对数组排序,然后取中间元素即可,因为如果某个元素的个数超过一半,那么数组排序后该元素必定占据数组的中间位置。

    五、求数组中元素最短的距离
    给定一个含有n个元素的整型数组,找出数组中的两个元素x和y使得abs(x - y)值最小
    分析:先对数组排序,然后遍历一次即可

    1. int compare(const void* a, const void* b)  
    2. {  
    3.     return *(int*)a - *(int*)b ;  
    4. }  
    5.   
    6. // 求数组中元素的最短距离  
    7. void MinimumDistance(int* a, int n)  
    8. {  
    9.     // Sort  
    10.     qsort(a, n, sizeof(int), compare) ;  
    11.   
    12.     int i ; // Index of number 1  
    13.     int j ; // Index of number 2  
    14.   
    15.     int minDistance = numeric_limits<int>::max() ;  
    16.     for (int k = 0; k < n - 1; ++k)  
    17.     {  
    18.         if (a[k + 1] - a[k] < minDistance)  
    19.         {  
    20.             minDistance = a[k + 1] - a[k] ;  
    21.             i = a[k] ;  
    22.             j = a[k + 1] ;  
    23.         }  
    24.     }  
    25.   
    26.     cout << "Minimum distance is: " << minDistance << endl ;  
    27.     cout << "i = " << i << " j = " << j << endl ;  
    28. }  
    int compare(const void* a, const void* b)
    {
        return *(int*)a - *(int*)b ;
    }
    
    // 求数组中元素的最短距离
    void MinimumDistance(int* a, int n)
    {
        // Sort
        qsort(a, n, sizeof(int), compare) ;
    
        int i ; // Index of number 1
        int j ; // Index of number 2
    
        int minDistance = numeric_limits<int>::max() ;
        for (int k = 0; k < n - 1; ++k)
        {
            if (a[k + 1] - a[k] < minDistance)
            {
                minDistance = a[k + 1] - a[k] ;
                i = a[k] ;
                j = a[k + 1] ;
            }
        }
    
        cout << "Minimum distance is: " << minDistance << endl ;
        cout << "i = " << i << " j = " << j << endl ;
    }

    六、求两个有序数组中的共同元素

    给定两个含有n个元素的有序(非降序)整型数组a和b,求出其共同元素,比如

    a = 0, 1, 2, 3, 4

    b = 1, 3, 5, 7, 9

    输出 1, 3

    分析:充分利用数组有序的性质,用两个指针i和j分别指向a和b,比较a[i]和b[j],根据比较结果移动指针,则有如下三种情况

    1. a[i] < b[j],则i增加1,继续比较

    2. a[i] == b[j],则i和j皆加1,继续比较

    3. a[i] < b[j],则j加1,继续比较

    重复以上过程直到i或j到达数组末尾。

    1. // 找出两个数组的共同元素  
    2. void FindCommon(int* a, int* b, int n)  
    3. {  
    4.     int i = 0;  
    5.     int j = 0 ;  
    6.   
    7.     while (i < n && j < n)  
    8.     {  
    9.         if (a[i] < b[j])  
    10.             ++i ;  
    11.         else if(a[i] == b[j])  
    12.         {  
    13.             cout << a[i] << endl ;  
    14.             ++i ;  
    15.             ++j ;  
    16.         }  
    17.         else// a[i] > b[j]  
    18.             ++j ;  
    19.     }  
    20. }  
    // 找出两个数组的共同元素
    void FindCommon(int* a, int* b, int n)
    {
        int i = 0;
        int j = 0 ;
    
        while (i < n && j < n)
        {
            if (a[i] < b[j])
                ++i ;
            else if(a[i] == b[j])
            {
                cout << a[i] << endl ;
                ++i ;
                ++j ;
            }
            else// a[i] > b[j]
                ++j ;
        }
    }

    这到题还有其他的解法,比如对于a中任意一个元素,在b中对其进行Binary Search,因为a中有n个元素,而在b中进行Binary Search需要logn。所以找出全部相同元素的时间复杂度是O(nlogn)。

    另外,上面的方法,只要b有序即可,a是否有序无所谓,因为我们只是在b中做Binary Search。如果a也有序的话,那么再用上面的方法就有点慢了,因为如果a中某个元素在b中的位置是k的话,那么a中下一个元素在b中的位置一定位于k的右侧,所以本次的搜索空间可以根据上次的搜索结果缩小,而不是仍然在整个b中搜索。也即如果a和b都有序的话,代码可以做如下修改,记录上次搜索时b中元素的位置,作为下一次搜索的起始点。

    七、找到数组中的唯一元素
    给定含有1001个元素的数组,其中存放了1-1000之内的整数,只有一个整数是重复的,请找出这个数
    分析:求出整个数组的和,再减去1-1000的和。
    代码:略。


    八、找出现奇数次的元素
    给定一个含有n个元素的整型数组a,其中只有一个元素出现奇数次,找出这个元素。
    分析:因为对于任意一个数k,有k ^ k = 0,k ^ 0 = k,所以将a中所有元素进行异或,那么个数为偶数的元素异或后都变成了0,只留下了个数为奇数的那个元素。
    代码:略。

    九、求数组中满足给定和的数对
    给定两个有序整型数组a和b,各有n个元素,求两个数组中满足给定和的数对,即对a中元素i和b中元素j,满足i + j = d(d已知)
    分析:两个指针i和j分别指向数组的首尾,然后从两端同时向中间遍历,直到两个指针交叉。

    1. // 找出满足给定和的数对  
    2. void FixedSum(int* a, int* b, int n, int d)  
    3. {  
    4.     for (int i = 0, j = n - 1; i < n && j >= 0)  
    5.     {  
    6.         if (a[i] + b[j] < d)  
    7.             ++i ;  
    8.         else if (a[i] + b[j] == d)  
    9.         {  
    10.             cout << a[i] << ", " << b[j] << endl ;  
    11.             ++i ;  
    12.             --j ;  
    13.         }  
    14.         else // a[i] + b[j] > d  
    15.             --j ;  
    16.     }  
    17. }  
    // 找出满足给定和的数对
    void FixedSum(int* a, int* b, int n, int d)
    {
        for (int i = 0, j = n - 1; i < n && j >= 0)
        {
            if (a[i] + b[j] < d)
                ++i ;
            else if (a[i] + b[j] == d)
            {
                cout << a[i] << ", " << b[j] << endl ;
                ++i ;
                --j ;
            }
            else // a[i] + b[j] > d
                --j ;
        }
    }

    十、最大和子段
    给定一个整型数组a,求出最大连续子段之和,如果和为负数,则按0计算,比如1, 2, -5, 6, 8则输出6 + 8 = 14.编程珠玑上的经典题目,不多说了。

    1. // 子数组的最大和  
    2. int Sum(int* a, int n)  
    3. {  
    4.     int curSum = 0;  
    5.     int maxSum = 0;  
    6.     for (int i = 0; i < n; i++)  
    7.     {  
    8.         if (curSum + a[i] < 0)  
    9.             curSum = 0;  
    10.         else  
    11.         {  
    12.             curSum += a[i] ;  
    13.             maxSum = max(maxSum, curSum);  
    14.         }  
    15.     }  
    16.     return maxSum;  
    17. }  
    // 子数组的最大和
    int Sum(int* a, int n)
    {
        int curSum = 0;
        int maxSum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            if (curSum + a[i] < 0)
                curSum = 0;
            else
            {
                curSum += a[i] ;
                maxSum = max(maxSum, curSum);
            }
        }
        return maxSum;
    }

    十一、最大子段积
    给定一个整型数足a,求出最大连续子段的乘积,比如 1, 2, -8, 12, 7则输出12 * 7 = 84
    分析:与最大子段和类似,注意处理负数的情况

    1. // 子数组的最大乘积  
    2. int MaxProduct(int *a, int n)  
    3. {  
    4.     int maxProduct = 1; // max positive product at current position  
    5.     int minProduct = 1; // min negative product at current position  
    6.     int r = 1; // result, max multiplication totally  
    7.   
    8.     for (int i = 0; i < n; i++)  
    9.     {  
    10.         if (a[i] > 0)  
    11.         {  
    12.             maxProduct *= a[i];  
    13.             minProduct = min(minProduct * a[i], 1);  
    14.         }  
    15.         else if (a[i] == 0)  
    16.         {  
    17.             maxProduct = 1;  
    18.             minProduct = 1;  
    19.         }  
    20.         else // a[i] < 0  
    21.         {  
    22.             int temp = maxProduct;  
    23.             maxProduct = max(minProduct * a[i], 1);  
    24.             minProduct = temp * a[i];  
    25.         }  
    26.   
    27.         r = max(r, maxProduct);  
    28.     }  
    29.   
    30.     return r;  
    31. }  
    // 子数组的最大乘积
    int MaxProduct(int *a, int n)
    {
        int maxProduct = 1; // max positive product at current position
        int minProduct = 1; // min negative product at current position
        int r = 1; // result, max multiplication totally
    
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            if (a[i] > 0)
            {
                maxProduct *= a[i];
                minProduct = min(minProduct * a[i], 1);
            }
            else if (a[i] == 0)
            {
                maxProduct = 1;
                minProduct = 1;
            }
            else // a[i] < 0
            {
                int temp = maxProduct;
                maxProduct = max(minProduct * a[i], 1);
                minProduct = temp * a[i];
            }
    
            r = max(r, maxProduct);
        }
    
        return r;
    }

    十二、数组循环移位
    将一个含有n个元素的数组向右循环移动k位,要求时间复杂度是O(n),且只能使用两个额外的变量,这是在微软的编程之美上看到的一道题

    分析:比如数组 1 2 3 4循环右移1位 将变成 4 1 2 3, 观察可知1 2 3 的顺序在移位前后没有改变,只是和4的位置交换了一下,所以等同于1 2 3 4 先划分为两部分1 2 3 | 4,然后将1 2 3逆序,再将4 逆序 得到 3 2 1 4,最后整体逆序 得到 4 1 2 3

    1. // 将buffer中start和end之间的元素逆序  
    2. void Reverse( int buffer[], int start, int end )  
    3. {  
    4.     while ( start < end )  
    5.     {  
    6.         int temp = buffer[ start ] ;  
    7.         buffer[ start++ ] = buffer[ end ] ;  
    8.         buffer[ end-- ] = temp ;  
    9.     }  
    10. }  
    11.   
    12. // 将含有n个元素的数组buffer右移k位  
    13. void Shift( int buffer[], int n, int k )  
    14. {  
    15.     k %= n ;  
    16.   
    17.     Reverse( buffer, 0, n - k - 1) ;  
    18.     Reverse( buffer, n - k, n - 1 ) ;  
    19.     Reverse( buffer, 0, n - 1 ) ;  
    20. }  
    // 将buffer中start和end之间的元素逆序
    void Reverse( int buffer[], int start, int end )
    {
        while ( start < end )
        {
            int temp = buffer[ start ] ;
            buffer[ start++ ] = buffer[ end ] ;
            buffer[ end-- ] = temp ;
        }
    }
    
    // 将含有n个元素的数组buffer右移k位
    void Shift( int buffer[], int n, int k )
    {
        k %= n ;
    
        Reverse( buffer, 0, n - k - 1) ;
        Reverse( buffer, n - k, n - 1 ) ;
        Reverse( buffer, 0, n - 1 ) ;
    }

    十三、字符串逆序
    给定一个含有n个元素的字符数组a,将其原地逆序。
    分析:可能您觉得这不是关于数组的,而是关于字符串的。是的。但是别忘了题目要求的是原地逆序,也就是不允许额外分配空间,那么参数肯定是字符数组形式,因为字符串是不能被修改的(这里只C/C++中的字符串常量),所以,和数组有关了吧,只不过不是整型数组,而是字符数组。用两个指针分别指向字符数组的首位,交换其对应的字符,然后两个指针分别向数组中央移动,直到交叉。

    1. // 字符串逆序  
    2. void Reverse(char*a, int n)  
    3. {  
    4.         int left =0;   
    5.         int right = n -1;  
    6.   
    7.         while (left < right)  
    8.         {  
    9.                 char temp = a[left] ;  
    10.                 a[left++] = a[right] ;  
    11.                 a[right--] = temp ;  
    12.         }  
    13. }  
    // 字符串逆序
    void Reverse(char*a, int n)
    {
            int left =0; 
            int right = n -1;
    
            while (left < right)
            {
                    char temp = a[left] ;
                    a[left++] = a[right] ;
                    a[right--] = temp ;
            }
    }

    十四、组合问题

    给定一个含有n个元素的整型数组a,从中任取m个元素,求所有组合。比如下面的例子

    a = 1, 2, 3, 4, 5

    m = 3

    输出

    1 2 3, 1 2 4, 1 2 5, 1 3 4, 1 3 5, 1 4 5

    2 3 4, 2 3 5, 2 4 5
    3 4 5
    分析:典型的排列组合问题,首选回溯法,为了简化问题,我们将a中n个元素值分别设置为1-n

    1. // n选m的所有组合  
    2. int buffer[100] ;  
    3.   
    4. void PrintArray(int *a, int n)  
    5. {  
    6.     for (int i = 0; i < n; ++i)  
    7.         cout << a[i] << "";  
    8.     cout << endl ;  
    9. }  
    10.   
    11. bool IsValid(int lastIndex, int value)  
    12. {  
    13.     for (int i = 0; i < lastIndex; i++)  
    14.     {  
    15.         if (buffer[i] >= value)  
    16.             return false;  
    17.     }  
    18.     return true;  
    19. }  
    20.   
    21. void Select(int t, int n, int m)  
    22. {  
    23.     if (t == m)  
    24.         PrintArray(buffer, m);  
    25.     else  
    26.     {  
    27.         for (int i = 1; i <= n; i++)  
    28.         {  
    29.             buffer[t] = i;  
    30.             if (IsValid(t, i))  
    31.                 Select(t + 1, n, m);  
    32.         }  
    33.     }  
    34. }  
    // n选m的所有组合
    int buffer[100] ;
    
    void PrintArray(int *a, int n)
    {
        for (int i = 0; i < n; ++i)
            cout << a[i] << "";
        cout << endl ;
    }
    
    bool IsValid(int lastIndex, int value)
    {
        for (int i = 0; i < lastIndex; i++)
        {
            if (buffer[i] >= value)
                return false;
        }
        return true;
    }
    
    void Select(int t, int n, int m)
    {
        if (t == m)
            PrintArray(buffer, m);
        else
        {
            for (int i = 1; i <= n; i++)
            {
                buffer[t] = i;
                if (IsValid(t, i))
                    Select(t + 1, n, m);
            }
        }
    }

    十五、合并两个数组

    给定含有n个元素的两个有序(非降序)整型数组a和b。合并两个数组中的元素到整型数组c,要求去除重复元素并保持c有序(非降序)。例子如下

    a = 1, 2, 4, 8

    b = 1, 3, 5, 8

    c = 1, 2, 3, 4, 5, 8

    分析:利用合并排序的思想,两个指针i,j和k分别指向数组a和b,然后比较两个指针对应元素的大小,有以下三种情况

    1. a[i] < b[j],则c[k] = a[i]。

    2. a[i] == b[j],则c[k]等于a[i]或b[j]皆可。

    3. a[i] > b[j],则c[k] = b[j]。

    重复以上过程,直到i或者j到达数组末尾,然后将剩下的元素直接copy到数组c中即可
    代码:略。
    十六、重排问题

    给定含有n个元素的整型数组a,其中包括0元素和非0元素,对数组进行排序,要求:

    1. 排序后所有0元素在前,所有非零元素在后,且非零元素排序前后相对位置不变

    2. 不能使用额外存储空间

    例子如下

    输入 0, 3, 0, 2, 1, 0, 0

    输出 0, 0, 0, 0, 3, 2, 1

    分析:此排序非传统意义上的排序,因为它要求排序前后非0元素的相对位置不变,或许叫做整理会更恰当一些。我们可以从后向前遍历整个数组,遇到某个位置i上的元素是非0元素时,如果a[k]为0,则将a[i]赋值给a[k],a[k]赋值为0。实际上i是非0元素的下标,而k是0元素的下标

    1. void Arrange(int* a, int n)  
    2. {  
    3.     int k = n -1 ;  
    4.     for (int i = n -1; i >=0; --i)  
    5.     {  
    6.         if (a[i] !=0)  
    7.         {  
    8.             if (a[k] ==0)  
    9.             {  
    10.                 a[k] = a[i] ;  
    11.                 a[i] =0 ;  
    12.             }  
    13.             --k ;  
    14.         }  
    15.     }  
    16. }  
    void Arrange(int* a, int n)
    {
        int k = n -1 ;
        for (int i = n -1; i >=0; --i)
        {
            if (a[i] !=0)
            {
                if (a[k] ==0)
                {
                    a[k] = a[i] ;
                    a[i] =0 ;
                }
                --k ;
            }
        }
    }

    十七、求出绝对值最小的元素
    给定一个有序整数序列(非递减序),可能包含负数,找出其中绝对值最小的元素,比如给定序列 -5, -3, -1, 2, 8 则返回1。

    分析:由于给定序列是有序的,而这又是搜索问题,所以首先想到二分搜索法,只不过这个二分法比普通的二分法稍微麻烦点,可以分为下面几种情况

    • 如果给定的序列中所有的数都是正数,那么数组的第一个元素即是结果。
    • 如果给定的序列中所有的数都是负数,那么数组的最后一个元素即是结果。
    • 如果给定的序列中既有正数又有负数,那么绝对值得最小值一定出现在正数和负数的连接处。

    为什么?因为对于负数序列来说,右侧的数字比左侧的数字绝对值小,如上面的-5, -3, -1, 而对于整整数来说,左边的数字绝对值小,比如上面的2, 8,将这个思想用于二分搜索,可先判断中间元素和两侧元素的符号,然后根据符号决定搜索区间,逐步缩小搜索区间,直到只剩下两个元素。

    1. // 找出一个非递减序整数序列中绝对值最小的数  
    2. int MinimumAbsoluteValue(int* a, int n)  
    3. {  
    4.     // Only one number in array  
    5. if (n ==1)  
    6.     {  
    7.         return a[0] ;  
    8.     }  
    9.   
    10.     // All numbers in array have the same sign  
    11. if (SameSign(a[0], a[n -1]))  
    12.     {  
    13.         return a[0] >=0? a[0] : a[n -1] ;  
    14.     }  
    15.   
    16.     // Binary search  
    17. int l =0 ;  
    18.     int r = n -1 ;  
    19.   
    20.     while(l < r)  
    21.     {  
    22.         if (l +1== r)  
    23.         {  
    24.             return abs(a[l]) < abs(a[r]) ? a[l] : a[r] ;  
    25.         }  
    26.   
    27.         int m = (l + r) /2 ;  
    28.   
    29.         if (SameSign(a[m], a[r]))  
    30.         {  
    31.             r = m -1;  
    32.             continue;  
    33.         }  
    34.         if (SameSign(a[l], a[m]))  
    35.         {  
    36.             l = m +1 ;  
    37.             continue;  
    38.         }  
    39.     }  
    40. }  
    // 找出一个非递减序整数序列中绝对值最小的数
    int MinimumAbsoluteValue(int* a, int n)
    {
        // Only one number in array
    if (n ==1)
        {
            return a[0] ;
        }
    
        // All numbers in array have the same sign
    if (SameSign(a[0], a[n -1]))
        {
            return a[0] >=0? a[0] : a[n -1] ;
        }
    
        // Binary search
    int l =0 ;
        int r = n -1 ;
    
        while(l < r)
        {
            if (l +1== r)
            {
                return abs(a[l]) < abs(a[r]) ? a[l] : a[r] ;
            }
    
            int m = (l + r) /2 ;
    
            if (SameSign(a[m], a[r]))
            {
                r = m -1;
                continue;
            }
            if (SameSign(a[l], a[m]))
            {
                l = m +1 ;
                continue;
            }
        }
    }
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