算法进阶二

BFPRT算法:

int bfprt(arr,k){
   //1.分组
 //2.组内排序
//3.中位拿出组成N/5大小的新数组 new_arr[]
//4.num = bfprt(new_arr,new_arr.length/2)
//5.原数组根据num做划分,小于num的放在左边,等于num的放在中间,大于num的放在右边,最后看是否命中k,命中了直接返回,没有命中,选一侧走

}

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package com.znst;

public class Demo {

    //o(N*longk)用堆做的,不是bfprt算法
    public static int[] getMinkNumsByHeap(int[] arr,int k) {
        if(k<1||k>arr.length) {
            return arr;
        }
        int[] kHeap = new int[k];
        for(int i=0;i!=k;i++) {
            heapInsert(kHeap,arr[i],i);
        }
        for(int i=k;i!=arr.length;i++) {
            if(arr[i]<kHeap[0]) {
                kHeap[0]=arr[i];
                heapify(kHeap,0,k);
            }
        }
        return kHeap;
    }
    
    public static void heapInsert(int[] arr,int value,int index) {
        arr[index] = value;
        while(index !=0) {
            int parent = (index -1)/2;
            if(arr[parent]<arr[index]) {
                swap(arr,parent,index);
                index = parent;
            }else {
                break;
            }
        }
    }
    
    public static void heapify(int[] arr,int index,int heapSize) {
        int left = index*2+1;
        int right = index*2+2;
        int largest = index;
        while(left<heapSize) {
            if(arr[left]>arr[index]) {
                largest = left;
            }
            if(right<heapSize&&arr[right]>arr[largest]) {
                largest = right;
            }
            if(largest!=index) {
                swap(arr,largest,index);
            }else {
                break;
            }
            index = largest;
            left = index*2+1;
            right=index*2+2;
            
        }
    }
    
    //O(N)
    public static int[] getMinkNumsByBFPRT(int[] arr,int k) {
        if(k<1||k>arr.length) {
            return arr;
        }
        int minKth = getMinKthByBFPRT(arr,k);
        int[] res = new int[k];
        int index =0;
        for(int i =0;i!=arr.length;i++) {
            if(arr[i]<minKth) {
                res[index++]=arr[i];
            }
        }
        for(;index!=res.length;index++) {
            res[index]=minKth;
        }
        return res;
    }
    
    public static int getMinKthByBFPRT(int[] arr,int k) {
        int[] copyArr = copyArray(arr);
        return bfprt(copyArr,0,copyArr.length-1,k-1);
    }
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        int[] res = new int[arr.length];
        for(int i=0;i!=res.length;i++) {
            res[i]=arr[i];
        }
        return res;
    }

    public static int bfprt(int[] arr,int begin,int end,int i) {
        if(begin==end) {
            return arr[begin];
        }
        int pivot = medianOfMedians(arr,begin,end);
        int[] pivotRange = partion(arr,begin,end,pivot);
        if(i>=pivotRange[0]&&i<=pivotRange[1]) {
            return arr[i];
        }else if(i<pivotRange[0]) {
            return bfprt(arr,begin,pivotRange[0]-1,i);
        }else {
            return bfprt(arr,pivotRange[1]+1,end,i);
        }
    }
    public static int medianOfMedians(int[] arr,int begin,int end) {
        int num = end-begin +1;
        int offset = num%5==0?0:1;
        int[] mArr = new int[num/5+offset];
        for(int i=0;i<mArr.length;i++) {
            int beginI = begin +i*5;
            int endI = beginI+4;
            mArr[i]=getMedian(arr,beginI,Math.min(end, endI));
        }
        return bfprt(mArr,0,mArr.length-1,mArr.length/2);
        
    }
    public static int[] partion(int[] arr,int begin,int end,int pivotValue) {
        int small = begin -1;
        int cur = begin;
        int big = end +1;
        while(cur!=big) {
            if(arr[cur]<pivotValue) {
                swap(arr,++small,cur++);
            }else if(arr[cur]>pivotValue) {
                swap(arr,cur,--big);
            }else {
                cur++;
            }
        }
        int[] range =new int[2];
        range[0]=small+1;
        range[1]=big-1;
        return range;
    }
    
    public static int getMedian(int[] arr,int begin,int end) {
        insertionSort(arr,begin,end);
        int sum = end+begin;
        int mid = (sum/2)+(sum%2);
        return arr[mid];
    }
    
    public static void insertionSort(int[] arr,int begin,int end) {
        for(int i=begin+1;i!=end+1;i++) {
            for(int j=i;j!=begin;j--) {
                if(arr[j-1]>arr[j]) {
                    swap(arr,j-1,j);
                }else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    public static void swap(int[] arr,int index1,int index2) {
        
        if(arr!=null) {
            int temp = arr[index1];
            arr[index1]=arr[index2];
            arr[index2]=temp;
            
        }
    }
    public static void printArray(int[] arr) {
        for(int i =0;i!=arr.length;i++) {
            System.out.println(arr[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {6,9,1,3,1,2,2,5,6,1,3,5,9,7,2,5,6,1,9};
        printArray(getMinkNumsByHeap(arr,10));
        printArray(getMinkNumsByBFPRT(arr,10));
        
    }
}

介绍窗口以及窗口内最大值或最小值的更新结构(单调双向队列)

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package com.znst;

import java.util.LinkedList;

public class Demo2 {
    
    public static int[] getMaxWindow(int[] arr,int w) {
        if(arr==null||w<1||arr.length<w) {
            return null;
        }
        //java中LinkedList就是一个标准的双向链表,ArrayList是动态数组
        LinkedList<Integer> qmax = new LinkedList<Integer>();
        int[] res = new int[arr.length-w+1];
        int index =0;
        for(int i=0;i<arr.length;i++) {
            while(!qmax.isEmpty()&&arr[qmax.peekLast()]<=arr[i]) {//双端队列尾部下标代表的值小于等于当前值
                qmax.pollLast();//尾部弹出
            }
            qmax.addLast(i);
            if(qmax.peekFirst()==i-w) {//如果窗口在初始时候没有形成完全,不会有任何一个下标弹出,当窗口形成之后,如果过期了从头部弹出一个下标
                qmax.pollFirst();
            }
            if(i>=w-1) {//收集最大值,返回
                res[index++]=arr[qmax.peekFirst()];
            }
        }
        return res;
    }

}

Image 9.png
package com.znst;

import java.util.LinkedList;

public class Demo2 {
    
    public static int getNum(int[] arr,int num) {
        if(arr==null||arr.length==0) {
            return 0;
        }
        LinkedList<Integer> qmin = new LinkedList<Integer>();
        LinkedList<Integer> qmax = new LinkedList<Integer>();
        int i=0;
        int j =0;
        int res=0;
        while(i<arr.length) {
            while(j<arr.length) {
                while(!qmin.isEmpty()&&arr[qmin.peekLast()]>=arr[j]) {
                    qmin.pollLast();
                }
                qmin.addLast(j);
                while(!qmax.isEmpty()&&arr[qmax.peekLast()]<=arr[j]) {
                    qmax.pollLast();
                }
                qmax.addLast(j);
                if(arr[qmax.getFirst()]-arr[qmin.getFirst()]>num) {
                    break;
                }
                j++;
            }
            if(qmin.peekFirst()==i) {
                qmin.pollFirst();
            }
            if(qmax.peekFirst()==L) {
                qmax.pollFirst();
            }
            res+=j-i;
            i++;
        }
        return res;
    }


}

介绍单调栈结构

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