Tuyên bố vấn đề
Cho rằng các số nguyên được đọc từ một luồng dữ liệu. Tìm giá trị trung bình của các phần tử được đọc theo cách hiệu quả
Sau khi đọc phần tử đầu tiên của luồng - 10 -> trung vị - 10
Sau khi đọc phần tử thứ 2 của luồng - 10, 20 -> trung bình - 15
Sau khi đọc phần tử thứ 3 của luồng - 10, 20, 30 -> trung vị - 20, v.v ...
Thuật toán
1. Use a max heap on left side to represent elements that are less than effective median, and a min heap on right side to represent elements that are greater than effective median 2. After processing an incoming element, the number of elements in heaps differ utmost by 1 element 3. When both heaps contain same number of elements, we pick average of heaps root data as effective median 4. When the heaps are not balanced, we select effective median from the root of heap containing more elements
Ví dụ
#include <iostream>
using namespace std;
#define MAX_HEAP_SIZE (128)
#define ARRAY_SIZE(a) sizeof(a)/sizeof(a[0])
inline void Exch(int &a, int &b){
int aux = a;
a = b;
b = aux;
}
bool Greater(int a, int b){
return a > b;
}
bool Smaller(int a, int b){
return a < b;
}
int Average(int a, int b){
return (a + b) / 2;
}
int Signum(int a, int b){
if( a == b ) {
return 0;
}
return a < b ? -1 : 1;
}
class Heap{
public:
Heap(int *b, bool (*c)(int, int)) : A(b), comp(c){
heapSize = -1;
}
virtual ~Heap(){
if( A ) {
delete[] A;
}
}
virtual bool Insert(int e) = 0;
virtual int GetTop() = 0;
virtual int ExtractTop() = 0;
virtual int GetCount() = 0;
protected:
int left(int i){
return 2 * i + 1;
}
int right(int i){
return 2 * (i + 1);
}
int parent(int i){
if( i <= 0 ) {
return -1;
}
return (i - 1)/2;
}
int *A;
bool (*comp)(int, int);
int heapSize;
int top(void){
int max = -1;
if( heapSize >= 0 ) {
max = A[0];
}
return max;
}
int count(){
return heapSize + 1;
}
void heapify(int i){
int p = parent(i);
if( p >= 0 && comp(A[i], A[p]) ) {
Exch(A[i], A[p]);
heapify(p);
}
}
int deleteTop(){
int del = -1;
if( heapSize > -1) {
del = A[0];
Exch(A[0], A[heapSize]);
heapSize--;
heapify(parent(heapSize+1));
}
return del;
}
bool insertHelper(int key){
bool ret = false;
if( heapSize < MAX_HEAP_SIZE ) {
ret = true;
heapSize++;
A[heapSize] = key;
heapify(heapSize);
}
return ret;
}
};
class MaxHeap : public Heap{
private:
public:
MaxHeap() : Heap(new int[MAX_HEAP_SIZE], &Greater) { }
~MaxHeap() { }
int GetTop(){
return top();
}
int ExtractTop(){
return deleteTop();
}
int GetCount(){
return count();
}
bool Insert(int key){
return insertHelper(key);
}
};
class MinHeap : public Heap{
private:
public:
MinHeap() : Heap(new int[MAX_HEAP_SIZE], &Smaller) { }
~MinHeap() { }
int GetTop(){
return top();
}
int ExtractTop(){
return deleteTop();
}
int GetCount(){
return count();
}
bool Insert(int key){
return insertHelper(key);
}
};
int getMedian(int e, int &m, Heap &l, Heap &r){
int sig = Signum(l.GetCount(), r.GetCount());
switch(sig){
case 1:
if( e < m ) {
r.Insert(l.ExtractTop());
l.Insert(e);
} else {
r.Insert(e);
}
m = Average(l.GetTop(), r.GetTop());
break;
case 0:
if( e < m ) {
l.Insert(e);
m = l.GetTop();
} else {
r.Insert(e);
m = r.GetTop();
}
break;
case -1:
if( e < m ) {
l.Insert(e);
} else {
l.Insert(r.ExtractTop());
r.Insert(e);
}
m = Average(l.GetTop(), r.GetTop());
break;
}
return m;
}
void printMedian(int A[], int size){
int m = 0;
Heap *left = new MaxHeap();
Heap *right = new MinHeap();
for(int i = 0; i < size; ++i) {
m = getMedian(A[i], m, *left, *right);
cout << m << endl;
}
delete left;
delete right;
}
// Driver code
int main(){
int A[] = {10, 20, 30};
int size = ARRAY_SIZE(A);
cout "Result:\n";
printMedian(A, size);
return 0;
} Đầu ra
Khi bạn biên dịch và thực thi chương trình trên. Nó tạo ra kết quả sau -
Result: 10 15 20