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  • 笔试算法题(32):归并算法求逆序对 & 将数组元素转换为数组中剩下的其他元素的乘积

    出题:多人按照从低到高排成一个前后队列,如果前面的人比后面的高就认为是一个错误对;
      例如:[176,178,180,170,171]中的错误对 为

        <176,170>, <176,171>, <178,170>, <178,171>, <180,170>, <180,171>。
      现在要求从一个整数序列中找出所有这样的错误对;

    分析:

    • 逆序对(Inversion Pair):在N个可判断大小的数中,逆序对的数量为[0,n(n-1)/2],使用归并排序求一个序列的逆序对数量,时间复杂度为O(NlogN),空 间复杂度为O(N);
    • 使用m=(i+j)/2递归处理数字序列,首先计算小子文件的逆序对,并进行排序;排序之后的小子文件参与大文件的逆序对求取,由于 已经小子文件已经排序,所以可以避免许多比较操作;

    解题:

     1 int Partition(int *array, int i, int j) {
     2         /**
     3          * 使用额外O(N)的空间保存最终排序的序列
     4          * */
     5         int m=(i+j)/2;
     6         int tarray[j-i+1]; int index=0;
     7         int ti=i,tj=m+1;
     8         int count=0;
     9 
    10         printf("
    %d,%d, %d,%d",i,j,array[i],array[j]);
    11         while(ti<=m && tj<=j) {
    12                 if(array[ti]>array[tj]) {
    13                         /**
    14                          * 注意仅当右边序列的元素小于左边序列
    15                          * 的元素时,count的值才会增加,并且根据
    16                          * 以排序的特性可得出总计的逆序对
    17                          * */
    18                         count+=m-ti+1;
    19                         tarray[index]=array[tj];
    20                         tj++;
    21                 } else {
    22                         tarray[index]=array[ti];
    23                         ti++;
    24                 }
    25                 index++;
    26         }
    27         /**
    28          * 注意处理当左右子序列的剩余元素,由于已经排序,所以
    29          * 可以直接复制到tarray中
    30          * */
    31         if(ti>m) {
    32                 while(tj<=j) {
    33                         tarray[index]=array[tj];
    34                         tj++;index++;
    35                 }
    36 
    37         } else if(tj>j) {
    38                 while(ti<=m) {
    39                         tarray[index]=array[ti];
    40                         ti++;index++;
    41                 }
    42         }
    43 
    44         for(int k=i;k<=j;k++)
    45                 array[k]=tarray[k];
    46 
    47         return count;
    48 }
    49 
    50 int Merge(int *array, int i, int j) {
    51         /**
    52          * 当只有一个元素的时候,返回0
    53          * 当i和j相邻的时候,使用直接比较替代递归调用
    54          * */
    55         printf("
    **%d, %d",i,j);
    56         if(i==j) return 0;
    57         if(i+1==j) {
    58                 if(array[i]>array[j]) {
    59                         int t=array[i];
    60                         array[i]=array[j];
    61                         array[j]=t;
    62                         return 1;
    63                 } else
    64                         return 0;
    65         }
    66 
    67         /**
    68          * 使用二分递归,count的值由三部分决定:
    69          * 左右子序列各自内部的逆序对,和左子序列和
    70          * 右子序列之间的逆序对。
    71          * 由于经过Merge之后左右子序列已经排序,所以
    72          * partition可以在O(N)时间复杂度内完成,但是
    73          * 需要额外的O(N)的空间复杂度
    74          * */
    75         int m=(i+j)/2;
    76         int count=0;
    77         count+=Merge(array,i,m);
    78         count+=Merge(array,m+1,j);
    79         count+=Partition(array,i,j);
    80 
    81         return count;
    82 }
    83 
    84 int main() {
    85         int array[]={7,2,1,4,3,5,6};
    86         printf("
    %d",Merge(array, 0, 6));
    87 
    88         return 0;
    89 }

    出题:一个长度为n的数组a[0],a[1],...,a[n-1]。现在更新数组的名个元素,即a[0]变为a[1]到a[n-1]的积,a[1]变为 a[0]和a[2]到a[n-1]的积,...,a[n-1]为a[0]到a[n-2]的积(就是除掉当前元素,其他所有元素的积);
      1). 要求具有线性复杂度;
      2). 要求不能使用除法运算;

    分析:创建两个数组left[N]和right[N],对于a[i]而言,left[i]存储i之前的元素乘积,right[i]存储i之后的元素乘积,所以left和right的初始化仅需要两次扫描数组,为线性时间复杂度,并且没有使用除法;

    解题:

     1 void Transfer(int *array, int length) {
     2         int leftarray[length];
     3         int rightarray[length];
     4 
     5         leftarray[0]=1;
     6         for(int i=1;i<length;i++)
     7                 leftarray[i]=leftarray[i-1]*array[i-1];
     8 
     9         rightarray[length-1]=1;
    10         for(int i=length-2;i>-1;i--)
    11                 rightarray[i]=rightarray[i+1]*array[i+1];
    12 
    13         for(int i=0;i<length;i++)
    14                 array[i]=leftarray[i]*rightarray[i];
    15 }
    16 
    17 int main() {
    18         int array[]={5,2,3,4};
    19         int length=4;
    20         Transfer(array,length);
    21         for(int i=0;i<length;i++)
    22                 printf("%d, ",array[i]);
    23         return 0;
    24 }
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