设X[ 0 : n - 1]和Y[ 0 : n – 1 ]为两个数组,每个数组中含有n个已排好序的数。找出X和Y的2n个数的中位数。 编程任务 用C语言利用分治策略试设计一个O (log n)时间的算法求出这2n个数的中位数。
时间: 2024-05-02 15:17:56 浏览: 93
解题思路:
首先,中位数的定义是将一组数据按照从小到大(或从大到小)排序后,处于中间位置的那个数。因此,对于这道题,我们需要将两个已排好序的数组合并为一个有序数组,然后找出这个有序数组的中位数。
最简单的方法是将两个数组合并为一个有序数组,然后直接找出中位数。但是,这种方法的时间复杂度是 O(n),不符合题目要求。因此,我们需要采用分治策略来解决这个问题。
具体地,我们可以采用类似于归并排序的方法。将 X 和 Y 分别分成两段,分别为 X1, X2 和 Y1, Y2。然后比较 X1 和 Y1 的中位数,设为 m1,比较 X2 和 Y2 的中位数,设为 m2。如果 m1 = m2,则 m1 和 m2 就是整个数组的中位数。如果 m1 < m2,则中位数一定在 X2 和 Y1 中,我们可以继续在 X2 和 Y1 中递归地寻找中位数。如果 m1 > m2,则中位数一定在 X1 和 Y2 中,我们可以继续在 X1 和 Y2 中递归地寻找中位数。递归的终止条件是数组长度为 1 或 2。
代码实现:
```c
#include <stdio.h>
int findMedian(int X[], int Y[], int n) {
if (n == 1) {
return X[0] < Y[0] ? X[0] : Y[0];
} else if (n == 2) {
int a = X[0] < Y[0] ? X[0] : Y[0];
int b = X[1] > Y[1] ? X[1] : Y[1];
return (a + b) / 2;
}
int m1 = X[n/2];
int m2 = Y[n/2];
if (m1 == m2) {
return m1;
} else if (m1 < m2) {
return findMedian(X + n/2, Y, n - n/2);
} else {
return findMedian(X, Y + n/2, n - n/2);
}
}
int main() {
int X[] = {1, 3, 5, 7, 9};
int Y[] = {2, 4, 6, 8, 10};
int n = sizeof(X) / sizeof(X[0]);
int median = findMedian(X, Y, n);
printf("The median is %d\n", median);
return 0;
}
```
代码解释:
函数 `findMedian` 接受三个参数:两个已排好序的数组 X 和 Y,以及数组长度 n。函数的返回值是这两个数组的中位数。
如果数组长度为 1,直接返回 X 和 Y 中较小的那个数作为中位数。
如果数组长度为 2,找出 X 和 Y 中各自的最大值和最小值,然后计算它们的平均值作为中位数。
如果数组长度大于 2,找出 X 和 Y 中间的两个数 m1 和 m2,如果 m1 = m2,则它们就是整个数组的中位数。否则,如果 m1 < m2,则中位数一定在 X2 和 Y1 中,我们可以继续在 X2 和 Y1 中递归地寻找中位数。如果 m1 > m2,则中位数一定在 X1 和 Y2 中,我们可以继续在 X1 和 Y2 中递归地寻找中位数。递归的终止条件是数组长度为 1 或 2。
在 `main` 函数中,我们定义了两个已排好序的数组 X 和 Y,以及数组长度 n。然后调用 `findMedian` 函数来寻找这两个数组的中位数,并打印出结果。
测试结果:
```
The median is 5
```
时间复杂度分析:
由于每次递归都将数组长度减半,因此递归深度为 O(log n)。在每一层递归中,我们需要比较两个数组中间的两个数,因此时间复杂度为 O(1)。因此,总的时间复杂度为 O(log n)。
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