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C++二分查找算法的应用:将数据流变为多个不相交区间

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2023-12-16
本文涉及的基础知识点 二分查找 题目 给你一个由非负整数 a1, a2, …, an 组成的数据流输入,请你将到目前为止看到的数字总结为不相交的区间列表。 实现 SummaryRanges 类: SummaryRanges(


本文涉及的基础知识点

二分查找

题目

给你一个由非负整数 a1, a2, …, an 组成的数据流输入,请你将到目前为止看到的数字总结为不相交的区间列表。
实现 SummaryRanges 类:
SummaryRanges() 使用一个空数据流初始化对象。
void addNum(int val) 向数据流中加入整数 val 。
int[][] getIntervals() 以不相交区间 [starti, endi] 的列表形式返回对数据流中整数的总结。
示例:
输入:
[“SummaryRanges”, “addNum”, “getIntervals”, “addNum”, “getIntervals”, “addNum”, “getIntervals”, “addNum”, “getIntervals”, “addNum”, “getIntervals”]
[[], [1], [], [3], [], [7], [], [2], [], [6], []]
输出:
[null, null, [[1, 1]], null, [[1, 1], [3, 3]], null, [[1, 1], [3, 3], [7, 7]], null, [[1, 3], [7, 7]], null, [[1, 3], [6, 7]]]
解释:
SummaryRanges summaryRanges = new SummaryRanges();
summaryRanges.addNum(1); // arr = [1]
summaryRanges.getIntervals(); // 返回 [[1, 1]]
summaryRanges.addNum(3); // arr = [1, 3]
summaryRanges.getIntervals(); // 返回 [[1, 1], [3, 3]]
summaryRanges.addNum(7); // arr = [1, 3, 7]
summaryRanges.getIntervals(); // 返回 [[1, 1], [3, 3], [7, 7]]
summaryRanges.addNum(2); // arr = [1, 2, 3, 7]
summaryRanges.getIntervals(); // 返回 [[1, 3], [7, 7]]
summaryRanges.addNum(6); // arr = [1, 2, 3, 6, 7]
summaryRanges.getIntervals(); // 返回 [[1, 3], [6, 7]]
参数范围
0 <= val <= 104
最多调用 addNum 方法 3 * 104 次。
最多调用getIntervals 100次。

分析

用有序映射记录左端点和右端点。首尾各插入元素,避免判断非法迭代期。

addNum

情况处理

情况

处理


已经存在包括value的区间

则什么都不干。


不存在和value相邻的区间

插入[value,value]


左边有相邻的区间

删除左邻,插入新区间[左邻居左端点,value]


右边有相邻的区间

删除右邻,插入新区间[value,右邻居右端点]


左有都有相邻的区间

删除左右邻,插入新区间[左邻居左端点,右邻居右端点]

情况二和五可以分成两种独立的情况。

情况判断

情况

判断方法

已经存在包括value的区间

存在区间左端点小于value,右端点大于等于value

左邻

从右向左第一个左端点小于value, 右端点是否等于value-1

右邻

从左向右第一个左端点大于value, 左端点是否等于value+1

判断方法

判断右邻用: ij …upper_bound
判断左邻用ij前面的迭代期。

代码

核心代码

class SummaryRanges {
 public:
 SummaryRanges() {
 m_mLeftRight[-1000 * 1000] = -1000 * 1000;
 m_mLeftRight[1000*1000] = 1000 * 1000;
 }
 void addNum(int value) {
 const auto ij = m_mLeftRight.upper_bound(value);
 const auto it = std::prev(ij);
 if (it->second >= value)
 {//已经存在包括value的区间
 return;
 }
 int left = value, right = value;
 if (it->second + 1 == value)
 {
 left = it->first;
 m_mLeftRight.erase(it);
 }
 if (value + 1 == ij->first)
 {
 right = ij->second;
 m_mLeftRight.erase(ij);
 }
 m_mLeftRight[left] = right;
 }
 vector<vector> getIntervals() {
 vector<vector> vRet;
 auto it = m_mLeftRight.begin();
 for (++it; it != m_mLeftRight.end(); ++it)
 {
 vRet.emplace_back(vector{ it->first,it->second });
 }
 vRet.pop_back();
 return vRet;
 }
 std::map<int, int> m_mLeftRight;
 };

测试用例

template
 void Assert(const T& t1, const T& t2)
 {
 assert(t1 == t2);
 }template
 void Assert(const vector& v1, const vector& v2)
 {
 if (v1.size() != v2.size())
 {
 assert(false);
 return;
 }
 for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
 {
 Assert(v1[i] ,v2[i]);
 }
 }int main()
 {
 SummaryRanges sr;
 vector<vector> res;
 res = sr.getIntervals();
 Assert(res, vector<vector>{ });
 sr.addNum(-1);
 res = sr.getIntervals();
 Assert(res, vector<vector>{ {-1, -1} });
 sr.addNum(-2);
 res = sr.getIntervals();
 Assert(res, vector<vector>{ {-2, -1} });
 sr.addNum(0);
 res = sr.getIntervals();
 Assert(res, vector<vector>{ {-2, 0} });
 sr.addNum(2);
 res = sr.getIntervals();
 Assert(res, vector<vector>{ {-2, 0}, { 2,2 } });sr.addNum(1);
res = sr.getIntervals();
Assert(res, vector<vector<int>>{ {-2,2 } });

//CConsole::Out(res);}

3月旧代码

class SummaryRanges {
 public:
 SummaryRanges() {
 }
 void addNum(int value) {
 if (m_setHas.count(value))
 {
 return;
 }
 m_setHas.insert(value);
 auto itEnd = m_mEndBegin.find(value - 1);
 auto itBegin = m_mBeginEnd.find(value + 1);
 if ((m_mEndBegin.end() != itEnd) && (m_mBeginEnd.end() != itBegin))
 {
 const int iOldBegin = itEnd->second;
 const int iOldEnd = itBegin->second;
 Erase(iOldBegin, value - 1);
 Erase(value + 1, iOldEnd);
 Insert(iOldBegin, iOldEnd);
 }
 else if (m_mEndBegin.end() != itEnd)
 {
 const int iOldBegin = itEnd->second;
 Erase(iOldBegin, value - 1);
 Insert(iOldBegin, value);
 }
 else if(m_mBeginEnd.end() != itBegin)
 {
 const int iOldEnd = itBegin->second;
 Erase(value + 1, iOldEnd);
 Insert(value, iOldEnd);
 }
 else
 {
 Insert(value, value);
 }
 } 
 vector<vector> getIntervals() {
 vector<vector> vRet;
 for (const auto& it : m_mBeginEnd)
 {
 vRet.push_back({ it.first, it.second });
 }
 return vRet;
 }
 protected:
 void Erase(int iBegin, int iEnd)
 {
 m_mBeginEnd.erase(iBegin);
 m_mEndBegin.erase(iEnd);
 }
 void Insert(int iBegin, int iEnd)
 {
 m_mBeginEnd[iBegin] = iEnd;
 m_mEndBegin[iEnd] = iBegin;
 }
 std::map<int, int> m_mBeginEnd;
 std::unordered_map<int, int> m_mEndBegin;
 std::unordered_set m_setHas;
 };


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测试环境

操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17
或者 操作系统:win10 开

发环境: VS2022 C++17

C++二分查找算法的应用:将数据流变为多个不相交区间_二分查找


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