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题目:已知一个整数序列A=(a0,a1,…,an-1),其中0≤ai<n(0≤i<n)。若存在ap1=ap2=…=apm=x且m>n/2(0≤pk<n,1≤k≤m),则称x为A的主元素。例如A=(0,5,5,3,5,7,5,5),则5为主元素;又如A=(0,5,5,3,5,1,5,7),则A中没有主元素。
假设A中的n个元素保存在一个一维数组中,请设计一个尽可能高效的算法,找出A的主元素。若存在主元素,则输出该元素;否则输出-1。要求:
(1)给出算法的基本设计思想。
(2)根据设计思想,采用C或C++或Java语言描述算法,关键之处给出注释。
(3)说明你所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。
分析:由题目中定义,主元素个数必须大于所有元素个数的一半,也可以说,主元素的个数比非元素个数之和还要多。
答:
(1)算法思想:
选取备选主元素,用count记录主元素个数和其他元素个数的差。初始时count为1,第一个元素为主元素,遇到主元素,count+1,遇到其他元素,count-1,count为0时,主元素定义在前半部分不满足。如果存在主元素,必须在后半部分满足定义,所以直接舍弃前半部分。将当前扫描的下一个元素暂定为主元素,count重新记为1,直到扫描完所有数组。留下的那个元素有可能是主元素;统计上面得到的备选主元素的个数,验证是否满足主元素定义。
(2)算法实现:
int Majority(int A[],int n){ int i,c,count=1; //c用来保存候选主元素,count用来计数 c = A[0]; //设置A[0]位候选主元素 for(i=1;i0) //处理不是候选主元素的情况 count--; else{ //count=0,更换候选主元素,重新计数 c=A[i]; count=1; } if(count>0) for(i=count=0;i n/2) return c; //确认候选主元素 else return -1; //不存在主元素}
(3)该算法时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
(如果上面的算法太难想,不用纠结最优解,能解出来最重要)
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