同時尋找最大數和最小數的最優演算法 第二大數

2021-06-26 05:26:02 字數 2549 閱讀 6393



我們知道,在乙個容量為n的資料集合中尋找乙個最大數,不管用什麼樣的比較演算法,至少要比較n-1次,就算是用競標賽排序也得比較n-1次,否則你找到的就不能保證是最大的數。那麼,在乙個容量為n的資料集合中同時尋找最大數和最小數的最小比較次數是多少呢?

從乙個容量為n的資料集合中同時找到最大數和最小數的最優方法是:首先讓所有的元素參與兩兩比較,這樣總共比較了n/2次,最大數肯定在勝者組中,最小數肯定在敗者組中;然後從容量為n/2的勝者組中找到最大的數,最少要比較n/2 - 1次;同理,從容量為n/2的敗者組中找到最小的數,最少要比較n/2 - 1次。所以總共需要比較

(3n/2) - 2次。以上假設n為偶數。奇數同理。

這是同時尋找最大數和最小數的最優演算法。

那麼,我們要從乙個容量為n的資料集(假設該資料集是乙個集合,即沒有相同的元素)中找到第二大元素需要多少次比較呢?

一種習慣的方法是:先找出最大的元素,這需要比較n-1次;然後從剩下的n-1個元素中找到最大的,這個元素就是我們要找的第二大元素,這需要比較n-2次。做一總共比較2n-3次。

但是,還有乙個更優的方法:

(1) 我們考慮淘汰賽的比較法,淘汰賽結束後,找出冠軍我們需要n-1次比較;如下圖所示,找到12需要比較7次。

(2) 此時我們要考慮到,亞軍應該存在於敗給冠軍的這些選手中(否則,每個元素都至少有兩個元素比它大),由於與冠軍比過的元素個數為┌log2n┐,從這些元素中找到最大值需要比較┌log2n┐ - 1次;如下圖所示,亞軍應該在10,11,4這三個元素中。否則,如果亞軍是5,那麼冠軍12比它大,與它比較過的10也比它大,至少兩個元素大於5,所以5肯定不是亞軍的候選者。

(3)從而找出亞軍要比較n-1+┌log2n┐-1 =n-2+┌log2n┐

次比較。這個演算法是尋找亞軍的最優演算法。

分治與遞迴——最大值和次大值的最優演算法

問題描述:輸入

n個數,最壞情況下用

n + logn - 2 

次比較找出當中的最大值和次大值。

演算法思想:根據題意出現

logn

,則肯定用到二分或者堆的思路,但是輸入的數沒有經過排序,而且題目要求的計算量也不允許排序。這樣,就肯定會用到類似堆的思路,但是直接構造堆等同於排序。堆的思想跟競標賽類似,都是父節點

>=

(<=

)子節點。如果父節點都是從子節點而來,這樣就是競標賽;如果不是,這樣就是堆。既然不能排序又不能構造堆,那就只能用競標賽的思想,通過二分來進行最多

logn

次競賽,選出最大值(冠軍),而次大值(亞軍)只能在與最大值的比較中被淘汰(亞軍的實力只可能輸給冠軍),故在所有被最大值(冠軍)淘汰的數值中選取次大值,最多也是

logn

次比較,滿足題意(由於題意只限制了比較次數,故實現過程並沒有考慮時間複雜度和空間複雜度)

**實現:

//最大值和次大值的最優演算法

,陣列中可能存在重複元素

,不能處理最大值是

0的情況

#include

#define n 1000

int m[2*n];

int num[2*n];

int biaoji[n];

int bigger(int i)

else

}

int work(int a,int b)

if(i==b)

a=a/2;

b=b/2;

}

return num[a];

}

int work2(int l,int max)

else if(bmax

bmax=num[i];

}

}

return bmax;

}

int main()

return 0;

}

同時尋找最大數和最小數的最優演算法

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