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  • 最大间隔-桶排序-鸽笼原理

    最大间隔问题

    问题解析

     

     

     

    问题:

    数组排序之后的相邻数的最大差值;

    嗯,你可以排序,然后找相邻的最大差值。

    但是你觉得这么简单我写他干啥。

    最优解:时间复杂度O(N),空间O(1)

    那我们开始说这种方法:

    1)遍历所有数,找到最小值和最大值:min和max

    2)设数组长度为n,我们准备n+1个桶

    3)把max放进最后一个桶里,min放到第一个桶里

    4)每一个桶都负责放一个范围内的数字,负责的范围大小是(max-min)/n。

    (比如长度为10,最小值为10,最大值为110,那么准备11个桶,第一个桶放[10,20)的数字,第二个桶放[20,30)的数字......)

    重点来啦:因为有n+1个桶,有n个数字,我们就发现了一个问题:必定会有空的桶

    为什么我们一定要有空的桶呢?

     

    这样我们就可以做到:桶内的相邻数字的差,一定没有不同桶之间的数字的差大

    有了这个结论我们可以做什么呢?

    其实找相邻桶和桶之间的差就好啦,桶内的那些情况根本不用关心

     

    想到这里,我们发现桶里根本不用关心到底有几个数,他们的差是多少,只要记录每个桶的最大值最小值即可。

    最后一点小问题啦:对于一个数num,他应该放在哪个桶,最好推个公式吧? 它应该被放在(num-min)*len/(max-min)这个桶里。也不难推。

    最后就是写代码啦。

     1 代码(Java)
     2 
     3 package cn.htu.test;
     4 /**
     5  * 总共设立了n+1个桶,最大值放在最后一个桶,最小值放到第一个桶,
     6  * 总共最少空出一个桶,最后计算桶间 的距离
     7  *
     8  */
     9 10 public class MaxGap {
    11 12     public static int maxGap(int[] nums) {
    13         if (nums == null || nums.length < 2) {
    14             return 0;//一个数的话免谈
    15         }
    16         int len = nums.length;//长度
    17         int min = Integer.MAX_VALUE;//min只有在初始的时候是无穷大
    18         int max = Integer.MIN_VALUE;//max在最开始的时候设置为无穷小,方便比较
    19         for (int i = 0; i < len; i++) {
    20             min = Math.min(min, nums[i]);//求最小值
    21             max = Math.max(max, nums[i]);//求最大值
    22         }
    23         if (min == max) {
    24             return 0;//间隔为零
    25         }
    26         boolean[] hasNum = new boolean[len + 1];//记录是否空
    27         int[] maxs = new int[len + 1];//桶内最大值
    28         int[] mins = new int[len + 1];//桶内最小值
    29         int bid = 0;//bid是每个数的归宿桶号,表明被安排到哪个桶里,这里桶里有几个元素不管,只管桶内最大值和桶内最小值
    30         //放入桶中
    31         for (int i = 0; i < len; i++) {
    32             bid = numOfBucket(nums[i], len, min, max);
    33             mins[bid] = hasNum[bid] ? Math.min(mins[bid], nums[i]) : nums[i];//mins[bid]代表每个桶的最小值,刚开始没有的话就是放入num[i]
    34             maxs[bid] = hasNum[bid] ? Math.max(maxs[bid], nums[i]) : nums[i];
    35             hasNum[bid] = true;//有bid的地方就有数
    36         }
    37         int res = 0;
    38         int lastMax = maxs[0];//从第一个开始,记录上一个的最大值
    39         int i = 1;
    40         //相邻桶求最大差值
    41         for (; i <= len; i++) {
    42             if (hasNum[i]) {
    43                 res = Math.max(res, mins[i] - lastMax);
    44                 lastMax = maxs[i];
    45             }
    46         }
    47         return res;
    48     }
    49 50     public static int numOfBucket(long num, long len, long min, long max) {
    51         return (int) ((num - min) * len / (max - min));//推导公式求出每个数的"归宿"
    52     }
    53 54     public static void main(String[] args) {
    55         int[] arr = {23,3,213,3,5};
    56         System.out.println("最大间隔为---"+maxGap(arr));
    57 58     }
    59 60 }

     

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