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统计量算法

统计量算法

作者: 陈继科 | 来源:发表于2016-10-21 09:24 被阅读5次

    1.最大(小)值
    (1)原理:
    假设第一个值为最大值,逐一遍历后面的数,若比前面定义的最大值大,则用此值更新最大值。遍历完后即得序列中的最大值。获取最小值的算法同理可得。
    (2)算法简要实现:最大值最小值
    (3)算法分析:
    这里会有n-1次比较
    耗时O(n),这显然是下界,因为至少要遍历一遍才知道所有数是什么
    空间消耗为O(1),因为只定义了额外的记录max(min)的变量
    2.最大值和最小值
    (1)原理:
    要同时找到序列中的最大值和最小值,可以仿照上面的算法同时定义两个变量(max、min)记录最大值和最小值,然后遍历后面的数,分别与最大值和最小值做比较,若大于最大值或小于最小值则分别更新最大值和最小值。这中算法显而易见,需要2(n-1)次比较。
    我们这里可以采用另外一种算法减少需要的比较此数。首先根据元素的个数确定max和min的初始值,若元素的个数为奇数,则让初始max和min都为第一个值,若元素的个数为偶数,则让max为前两个数中的大值、min为前两个数中的小值;这样做是为了使得剩余元素的个数为偶数。然后我们每次向后遍历两个元素,先将这两个元素比较,然后将这两个元素中的大的和max进行比较,若大于则更新max,将两个元素中的小的和min进行比较,若小于则更新min。遍历到最后就可以得到整个序列的最大值和最小值了。
    (2)算法简要实现:最大值和最小值
    (3)算法分析:
    一次完整的比较需要3次子比较,而总共有n/2次循环,所以只需要O(3/2n)次比较,减少了比较的次数
    耗时O(n),系数比较小
    空间消耗为O(1),只定义了max和min
    3.序列中第k个值
    输入:n个数的一个序列<a1,a2,...,an>,k
    输出:ak,使得序列存在k-1个数不大于ak
    要找到序列中的第k个值,我们可以首先对序列进行排序,然后把第k个值作为结果返回即可。这会在排序中耗去O(nlgn)的时间,下面提出更好的解决方案。
    方案一
    (1)原理:此方案和快排原理接近,回想快排算法,每此选定一个值,将比此值小的数放到它的左边,将比此值大的数放到它的右边。然后再分别对左子列和右子列重复进行上述过程,最终可以得到排好序数组。
    注意到每做完一次partition过程实际上是确定了所选择的主元的位置(左边的比主元小、右边的比主元大)。而且要找序列第k个值,我们并不需要对两个子序列都进行“快排”,而只需要对目标所在序列进行“快排”即可。举例说明如下:加入我们有10个数,我们想找到其中的第5个数:如果第一次partition得到的恰为第5个位置,则此数即为结果;如果partition得到的大于第5个位置,说明第5个数在其左子列中,则继续对左子列进行“快排”;如果partition得到的小于第5个位置,说明第5个数在其右子列中,则继续对右子列进行“快排”,注意此时整个数列中的第五个数并不是右子列中的第5个数,要做相应的位置映射变换。
    (2)算法简要实现:第k个值
    (3)算法分析:
    最坏为O(n*n)
    期望为线性时间


    方案二
    (1)原理:
    首先把序列5个一组划分,找出每一组的中位数
    然后把这些中位数归为一组找到其中位数
    然后以这个中位数作为主元进行“快排”
    如果这个数的位置恰为k,则返回这个数,如果位置大于k,则在低区重复上述过程,否则在高区重复这一过程,在高区重复过程时注意进行位置映射变换
    (2)算法简要实现:第k个值优化
    (3)算法分析:
    最坏为线性时间

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