结合O(nlogn)的排序算法,重新思考以下问题: 交替放置的盘子:数量为2n的一排盘子,n黑n白交替放置,如:黑、白、黑、白、......现在要把黑盘子都放在右边,白盘子都放在左边,但只允许通过互换相邻碟子的位置来实现。请设计相应的算法,并确定该算法需要执行的换位次数。
时间: 2024-10-13 17:09:33 浏览: 59
要解决这个问题,我们可以利用二分查找的思想来设计一个高效的算法,因为题目描述的情况实际上是在寻找一种特殊的排列,即黑白交替的序列。由于我们只需要移动黑盘子到最右边,可以想象这是一个类似于逆向二分查找的过程。
**算法设计:**
1. **定义查找函数**:创建一个辅助函数`reverse_binary_search()`,用于查找当前黑盘子应该放置的位置。输入是当前已排序的黑白盘子数组`sorted_list`,以及剩余未找到位置的索引`start`。这个函数会一直尝试把下一个黑盘子放到中间位置,直到找到合适的位置或者搜索结束。
2. **遍历数组**:对于每个黑盘子,调用`reverse_binary_search()`,更新其位置并交换黑盘子与相应位置的白盘子。
3. **返回交换次数**:记录整个过程中的交换操作次数。
**代码示例:**
```python
def reverse_binary_search(sorted_list, start):
left, right = 0, len(sorted_list) - 1
while left <= right:
mid = (left + right) // 2
if sorted_list[mid] == "B": # 如果中间是黑盘子
if start < mid: # 如果黑盘子应在左侧
return mid, start # 返回新位置和起始位置
else:
right = mid - 1 # 否则,黑盘子应在右侧,缩小搜索范围
else:
left = mid + 1 # 如果中间是白盘子,扩大左侧搜索范围
# 如果到达这里,说明最后一个黑盘子放到了正确位置
return right + 1, start # 返回右边界和起始位置
def swap_positions(disks):
n = len(disks) // 2
swaps = 0
for i in range(n):
new_pos, _ = reverse_binary_search(disks, i)
disks[i], disks[new_pos] = disks[new_pos], disks[i] # 交换
swaps += 1
return swaps
disks = ["W", "B", "W", "B", ..., "B"] # 假设这里完整地列出所有盘子
swaps = swap_positions(disks)
print(f"需要执行 {swaps} 次交换")
```
**相关问题--:**
1. 这种算法为什么能保证最优解?
2. 如果盘子的数量不是偶数,算法还能正常工作吗?如果不能,怎么修改?
3. 在实际应用中,这种算法的时间复杂度是多少?它与普通的二分查找相比有什么优势?
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