使用分而治之的方法找到最大值和最小值

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我知道这是一个愚蠢的问题,但我根本不明白。 这段代码取自http://somnathkayal.blogspot.in/2012/08/finding-maximum-and-minimum-using.html

public int[] maxMin(int[] a,int i,int j,int max,int min) {
    int mid,max1,min1;
    int result[] = new int[2];

    //Small(P)
    if (i==j) max = min = a[i];
    else if (i==j-1) { // Another case of Small(P)
        if (a[i] < a[j]) {
            this.max = getMax(this.max,a[j]);
            this.min = getMin(this.min,a[i]); 
        }
        else {
            this.max = getMax(this.max,a[i]); 
            this.min = getMin(this.min,a[j]); }
        } else {
            // if P is not small, divide P into sub-problems.
            // Find where to split the set.

            mid = (i + j) / 2;
            // Solve the sub-problems.
            max1 = min1 = a[mid+1];
            maxMin( a, i, mid, max, min );    
            maxMin( a, mid+1, j, max1, min1 );

            // Combine the solutions.
            if (this.max < max1) this.max = max1;
            if (this.min > min1) this.min = min1;
        }

        result[0] = this.max;
        result[1] = this.min;
        return result;
    }
}

假设数组是 8,5,3,7,我们必须找到最大值和最小值, max和min的初始值=arr[0]=8; 首次榜单将分为8,5 我们用 max=8 和 min=8 来调用 MaxMin,因为 i==j-1,我们会得到 max=8,min=5,

下次列表将分为[3,7], min1=max1=arr[mid+1]=3, 我们用 max=3 和 min=3 来调用 MaxMin。由于 i 等于 j-1,我们将得到 max=7,min=3,

接下来在 max1,max 和 min1,min 之间进行比较, 这是我的困惑, 这里max和max1的值分别是8和7,但是怎么样??? 我们没有在任何地方修改 max1,那么它的值怎么会是 7,

根据我的理解,我们调用了MaxMin,max=3和min=3,然后更新了max=7和min=3,但是我们没有返回这些更新的值,那么max1和min1的值是如何更新的, 我被困在这个问题上,请解释一下。 谢谢。

java arrays max min divide-and-conquer
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看起来您正在更新 2 个外部值(不在这个函数中),即 this.min 和 this.max

您所做的就是分割成 1 或 2 个元素,然后更新 this.min 和 this.max,因此您也可以直接扫描数组并检查所有 int 值的 min/max。这并不是真正的分而治之。

这是一个真正使用分而治之的解决方案:

public int[] maxMin(int[] a,int i,int j) {
    int localmin,localmax;
    int mid,max1,min1,max2,min2;
    int[] result = new int[2];

    //Small(P) when P is one element
    if (i==j) {
        localmin = a[i]
        localmax = a[i];
    }
    else {
        // if P is not small, divide P into sub-problems.
        // where to split the set
        mid = (i + j) / 2;
        // Solve the sub-problems.
        int[] result1 = maxMin( a, i, mid);    
        int[] result2 = maxMin( a, mid+1, j);
        max1 = result1[0];
        min1 = result1[1];
        max2=result2[0];
        min2=result2[1];
        // Combine the solutions.
        if (max1 < max2) localmax = max2;
        else localmax=max1;
        if (min1 < min2) localmin = min1;
        else localmin=min2;
    }

    result[0] = localmax;
    result[1] = localmin;
    return result;
}

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坦白说,博主的代码看起来一团糟。你应该对此没有信心。

早先采取的是这条线:

if (i==j) max = min = a[i];

在这种情况下,传递给函数的值 max 和 min 不会被使用,它们只是被设置,然后就永远丢失了。另请注意,如果此行运行,则既不会设置也不会返回数组

result
。 (我本以为编译器会警告有些代码路径不返回值。)所以这是一个错误,但由于他从不在任何地方使用返回值,所以它可能是无害的。

代码有时表现得像是通过

max
min
返回值(无法完成),而代码的其他部分则传回数组
result
,或者设置
this.max
this.min

如果不运行它,我无法完全决定算法是否会返回错误的结果。它可能只是碰巧起作用。但它一团糟,如果写得更好,你就可以放心地看到它是如何工作的。我认为作者应该以更纯粹的函数式风格编写它,而不依赖像

this.min
this.max
这样的外部变量。

顺便说一句,我注意到当有人在评论中提出问题时,他回答说理解算法是主要目标。 “这个算法的实现非常复杂。我正在用这个为你更新一个程序。”哎呀,谢谢。

总之,找一个不同的例子来研究。 《黑暗之王》在我最初写这篇文章时发布了一条回复,看起来已经改进了很多。


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代码

import java.util.Random;

public class MinMaxArray {
    
    private static Random R = new Random();

    public static void main(String[] args){
    
        System.out.print("\nPress any key to continue.. ");
        try{
            System.in.read();
        }  
        catch(Exception e){
            ;
        }

        int N = R.nextInt(10)+5;
        int[] A = new int[N];

        for(int i=0; i<N; i++){
            int VAL = R.nextInt(200)-100;
            A[i] = VAL;
        }

        Print(A);

        Pair P = new Pair(Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE);
        P = MinMax(A, 0, A.length-1);

        System.out.println("\nMin: " + P.MIN);
        System.out.println("\nMax: " + P.MAX);
        
    }

    private static Pair MinMax(int[] A, int start, int end) {
        Pair P = new Pair(Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE);
        Pair P_ = new Pair(Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE);
        Pair F = new Pair(Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE);

        if(start == end){
            P.MIN = A[start];
            P.MAX = A[start];

            return P;
        }

        else if(start + 1 == end){
            if(A[start] > A[end]){
                P.MAX = A[start];
                P.MIN = A[end];
            }
            else{
                P.MAX = A[end];
                P.MIN = A[start];
            }

            return P;
        }

        else{
            int mid = (start + (end - start)/2);
            P = MinMax(A, start, mid);
            P_ = MinMax(A, (mid + 1), end);

            if(P.MAX > P_.MAX){
                F.MAX = P.MAX;
            }
            else{
                F.MAX = P_.MAX;
            }

            if(P.MIN < P_.MIN){
                F.MIN = P.MIN;
            }
            else{
                F.MIN = P_.MIN;
            }

            return F;
        }
    }

    private static void Print(int[] A) {
        System.out.println();
        for(int x: A){
            System.out.print(x + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

class Pair{

    public int MIN, MAX;

    public Pair(int MIN, int MAX){
        this.MIN = MIN;
        this.MAX = MAX;
    }
}


解释

这是在 Pair 类的帮助下使用“分而治之”方法找出数组中的 MIN 和 MAX 值的 JAVA 代码。

JAVA 的

Random 类 使用随机大小 N ε(5, 15) 和范围在 (-100, 100) 之间的随机值初始化数组。

创建了 Pair 类的对象 P,它从 MinMax() 方法取回返回值。 MinMax() 方法采用数组 (A[])、起始索引 (start) 和最终索引 (end) 作为参数。


工作逻辑

创建了 Pair 类的三个不同对象 P、P_、F。

案例:-

  1. Array Size -> 1 (start == end) : 在这种情况下,MIN 和 MAX 值都是 A[0],然后将其分配给 Pair 类的对象 P 作为 P.MIN 和 P。 MAX,然后返回。

  2. Array Size -> 2 (start + 1 == end) :在这种情况下,代码块比较 Array 的两个值,然后将其分配给 Pair 类的对象 P 作为 P.MIN 和 P.MAX ,然后返回。

  3. 数组大小 > 2 :在这种情况下,将计算

    Mid ,并从 start -> mid 和 (mid + 1) -> end 调用 MinMax 方法。它将再次递归调用,直到前两种情况命中并返回值。这些值存储在对象 P 和 P_ 中,然后进行比较,最后由对象 F 返回为 F.MAX 和 F.MIN。

Pair 类有一个同名的方法 Pair(),它接受 2 个 Int 参数,即 MIN 和 MAX,然后分配给 Pair.MIN 和 Pair.MAX


更多代码链接

https://www.techiedelight.com/find-minimum-maximum-element-array-minimum-comparisons/ https://www.enjoyalgorithms.com/blog/find-the-minimum-and-maximum-value-in-an-array



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public class MaxMinOptimal { // Helper method to find max and min using divide and conquer public static int[] findMaxMin(int[] arr, int low, int high) { int maxElement, minElement; // If there is only one element if (low == high) { maxElement = minElement = arr[low]; return new int[]{maxElement, minElement}; } // If there are two elements if (high == low + 1) { if (arr[low] > arr[high]) { maxElement = arr[low]; minElement = arr[high]; } else { maxElement = arr[high]; minElement = arr[low]; } return new int[]{maxElement, minElement}; } // If there are more than two elements, split the array int mid = (low + high) / 2; int[] leftResult = findMaxMin(arr, low, mid); int[] rightResult = findMaxMin(arr, mid + 1, high); // Compare results from both halves maxElement = Math.max(leftResult[0], rightResult[0]); minElement = Math.min(leftResult[1], rightResult[1]); return new int[]{maxElement, minElement}; } public static void main(String[] args) { int[] arr = {3, 5, 1, 2, 4, 8}; int[] result = findMaxMin(arr, 0, arr.length - 1); System.out.println("Maximum: " + result[0]); System.out.println("Minimum: " + result[1]); }
}

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