Find Two Max
问题描述
从数组区间 A[lo, hi)
中找出最大的两个整数 A[x1]
和 A[x2]
, 且 A[x1] ≥ A[x2]
元素比较的次数要求尽可能少
迭代法一
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void max2(int A[], int lo, int hi, int &x1, int &x2) // 1 < n = hi - lo
{
for (x1 = lo, int i = lo + 1; i < hi; i++) { // 扫描 A[lo, hi), 找出 A[x1]
if (A[x1] < A[i]) x1 = i; // hi - lo - 1 = n - 1
}
for (x2 = lo, int i = lo + 1; i < x1; i++) { // 扫描 A[lo, x1)
if (A[x2] < A[i]) x2 = i; // xi - lo - 1
}
for (int i = x1 + 1; i < hi; i++) { // 再扫描 A(x1, hi), 找出 A[x2]
if (A[x2] < A[i]) x2 = i; // hi - x1 - 1
}
}
无论如何, 比较次数总是 $ T(n) = hi - lo - 1 + xi - lo - 1 + hi - x1 - 1 = \Theta (2n - 3) $
迭代法二
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void max2(int A[], int lo, int hi, int &x1, int &x2) // 1 < n = hi - lo
{
if (A[x1 = lo] < A[x2 = lo + 1]) swap(x1, x2); // 1
for (int i = lo + 2; i < hi; i++) { // hi - lo - 2 = n - 2
if (A[x2] < A[i]) {
if (A[x1] < A[x2 = i]) swap(x1, x2);
}
}
}
最好情况:$ 1 + (n - 2) * 1 = n - 1 $
最坏情况:$ 1 + (n - 2) * 2 = 2n - 3 $
递归 + 分治
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void max2(int A[], int lo, int hi, int &x1, int &x2) {
if (lo + 2 == hi) {
if (A[x1 = lo] < A[x2 = lo + 1]) swap(x1, x2); return;
} // T(2) = 1
if (lo + 3 == hi) {
if (A[x1 = lo] < A[x2 = lo + 1]) swap(x1, x2);
if (A[x2] < A[lo + 2]) x2 = lo + 2;
if (A[x1] < A[x2]) swap(x1, x2);
return;
} // T(3) <= 3
int mi = (lo + hi) / 2;
int x1L, x2L; max2(A, lo, mi, x1L, x2L); // T(n/2)
int x1R, x2R; max2(A, mi, hi, x1R, x2R); // T(n/2)
if (A[x1L] > A[x1R]) {
x1 = x1L;
x2 = (A[x2L] > A[x1R]) ? x2L : x1R;
} else {
x1 = x1R;
x2 = (A[x2R] > A[x1L]) ? x2R : x1L;
} // 1 + 1 = 2
} // T(n) = 2 * T(n/2) + 2 <= 5n/3 - 2
本文由
Oscaner
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