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排序数列中元素出现次数问题

时间:2015-09-23 11:47:27      阅读:189      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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  关于“排序数列中元素出现次数问题”,这里采用折半法给出两种思路:

    1、找到元素在数组中的一个索引位置,由于是数组是有序排列,所有在这个位置左右移动,就可以找出其所有出现的位置;

    2、通过折半法找到元素的最大索引位置与最小索引位置,然后两个索引位置相减再加一,就是元素的出现的次数。

  方法1中查找元素位置的方法复杂度为O(logn),左右遍历元素的复杂度为O(n),所以总的复杂度为O(logn) + k,其中k为元素出现的次数。

当n小,k大时不太适合用这种方法。

  方法2中时间复杂度为O(logn),但是进行了两次查找,若n较大时也是一个不小的开。所以当n大,k小时,不太适合用这种方法。

  方法1的PHP代码实现

/*
 * @function:折半查找顺序数组中元素出现的位置
 * @param:顺序排列的数组
 * @param:要查找的元素
 * @param: true 查找最大位置, false查找最小位置
 * @return:返回元素的位置索引,没有返回零
 */
function arr_index_value($arr, $num, $flag){
    $left = 0;
    $right = count($arr) - 1;
    while($left <= $right){
        $mid = (int)(($left + $right)/2);
        if($arr[$mid] > $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须加一付给$right
            $right = $mid - 1;
        }else if($arr[$mid] < $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须减一付给$left
            $left = $mid + 1;
        }else{
            //若$flag为真,获得最大索引位置
            if(!$flag){
                if($mid == 0 || $arr[$mid-1] != $num)    return $mid;
                $right = $mid - 1;
            }
            //若$flag为假,获得最小索引位置
            else{
                if($mid == $right || $arr[$mid+1] != $num)    return $mid;
                $left = $mid + 1;
            }
                
        }
    }
}

 

  方法2的PHP代码实现

/*
 * @function:折半查找有序数组中某元素出现的次数。
 *              思路:分别找到元素在数组中出现的最大索引位置与最小索引位置,
 *                 然后两个相减,再加一就是出现的次数。
 * @param:顺序排列的有序数组
 * @param:需要查找的元素
 * @return:元素出现的次数,若不存在则返回零
 */
function arr_count_values2($arr, $num){
    //最大索引位置 - 最小索引位置 + 1
    $max = arr_index_value($arr, $num, true);
    $min =arr_index_value($arr, $num, false);
    if($max == 0) return 0;
    return $max - $min + 1;
}

/*
 * @function:折半查找顺序数组中元素出现的位置
 * @param:顺序排列的数组
 * @param:要查找的元素
 * @param: true 查找最大位置, false查找最小位置
 * @return:返回元素的位置索引,没有返回零
 */
function arr_index_value($arr, $num, $flag){
    $left = 0;
    $right = count($arr) - 1;
    while($left <= $right){
        $mid = (int)(($left + $right)/2);
        if($arr[$mid] > $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须加一付给$right
            $right = $mid - 1;
        }else if($arr[$mid] < $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须减一付给$left
            $left = $mid + 1;
        }else{
            //若$flag为假,获得最小索引位置
            if(!$flag){
                if($mid == 0 || $arr[$mid-1] != $num)    return $mid;
                $right = $mid - 1;
            }
            //若$flag为真,获得最大索引位置
            else{
                if($mid == $right || $arr[$mid+1] != $num)    return $mid;
                $left = $mid + 1;
            }
                
        }
    }
}

//测试
$a = array(1, 2, 2, 2, 3, 3, 5, 8);
print arr_count_values2($a, 2);

  

  我们可以进一步优化方法2,减少一次折半过程,使得时间复杂度进一步减小。

  方法3的PHP实现代码:

    

/*
 * @function:折半查找有序数组中某元素出现的次数。
 *              思路:分别找到元素在数组中出现的最大索引位置与最小索引位置,
 *                 然后两个相减,再加一就是出现的次数。
 * @param:顺序排列的有序数组
 * @param:需要查找的元素
 * @return:元素出现的次数,若不存在则返回零
 */
function arr_count_values3($arr, $num){
    $left = 0;
    $right = count($arr) - 1;
    
    //折半法获得元素一位置
    while($left <= $right){
        $mid = (int)(($left + $right)/2);
        if($arr[$mid] > $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须加一付给$right
            $right = $mid - 1;
        }else if($arr[$mid] < $num){
            //注意为了在所有情况下$mid值能随着while循环朝着某个方向变化,$mid必须减一付给$left
            $left = $mid + 1;
        }else{
            break;    
        }
    }
    
    if($left > $right) return 0;
    
    $mid_t = $mid;
    $left_t = $left;
    $right_t = $right;
    
    //折半法获得最小索引位置
    while($left <= $right){
        $mid = (int)(($left + $right)/2);
        if($mid == 0 || $arr[$mid-1] != $num){
            $min = $mid;
            break;
        }
        $right = $mid - 1;
    }
    
    //折半法获得最大索引位置
    while($left_t <= $right_t){
        $mid_t = (int)(($left_t + $right_t)/2);
        if($mid_t == $right_t || $arr[$mid_t+1] != $num){
            $max =  $mid_t;
            break;
        }
        $left_t = $mid_t + 1;
    }
    
    //元素出现次数 = 最大索引位置 - 最小索引位置 + 1
    $max = arr_index_value($arr, $num, true);
    $min =arr_index_value($arr, $num, false);
    return $max - $min + 1;
}

  可见,方法3是最优的解法,适合各种情况,尤其在数组很大,元素出现的次数较多时,更能体现其优势~

 

排序数列中元素出现次数问题

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原文地址:http://www.cnblogs.com/kekukele/p/4831751.html

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