从头看算法导论习题2.3-7 深入分析

题目：请给出一个时间复杂度为nlogn的算法，使之能够在给定一个由n个整数的构成的整合S和另一个整数x时，判断出S中是否存在有两个其和等于x的元素。

算法思想：
1.先运用合并排序进行排序 O(nlgn)，
2.然后运用二分查找法寻找y，y = x - a[i]，算法的时间复杂度小于nlogn,所以总的时间复杂度还是nlogn。

批注：该思想，不是最好的（从简洁、时间复杂度上得到结论），不喜勿喷。

代码如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #define MAX 99999
 4 #define MAXINT 0xFFFF-1
 5 int num[MAX];
 6 
 7 void UniteSort(int *a,int start,int mid,int end)
 8 {
 9     int left_len=mid-start+1+1,right_len = end-mid+1;//加一个位置用于保存哨兵
10     int *left = (int*)malloc(sizeof(int)*left_len);//加一个位置用于保存哨兵
11     int *right = (int*)malloc(sizeof(int)*right_len);
12     
13     for(int i =0; i < left_len-1; i++)
14         left[i] = a[start + i];
15     left[left_len-1]=MAXINT;
16     for(int i =0; i < right_len-1; i++)
17         right[i] = a[mid + i +1];
18     right[right_len-1]=MAXINT;
19     
20     int m=0,n=0;    
21     for(int i=start;i<=end    ;i++)
22     {
23         if(left[m]<=right[n])
24         {
25             a[i]=left[m];
26             m++;
27         }
28         else
29         {
30             a[i]=right[n];
31             n++;
32         }
33     }
34     free(left);
35     free(right);
36 }
37 
38 void merge(int *a,int start,int end)
39 {
40     if(start<end)
41     {
42         int mid = (start+end)/2;
43         merge(a,start,mid);
44         merge(a,mid+1,end);
45         UniteSort(a,start,mid,end);
46     }
47 }
48 
49 //二分查找
50 bool binary_search(int* a, int n, int goal)
51 {
52   int middle = (n -1)/2;
53   int high = n -1;
54   int low =0;
55   while(low <= high) {
56     if(a[middle] == goal)
57       return true;
58     else if(a[middle] >= goal)
59       high = middle -1;
60     else
61       low = middle +1;
62     middle = (low + high)/2;
63   }
64   return false;
65 }
66 
67 int main()
68 {
69     int x;
70       scanf("%d",&x);
71     // init
72     for(int i=0;i<MAX;i++)
73         num[i]=MAX-i;
74         
75       merge(num, 0, MAX -1);
76     
77      for(int i =0; i < MAX; i++)
78         if(binary_search(num, MAX, x - num[i])) 
79         {
80               printf("YES
");
81               break;
82         }
83     
84     return 0;
85 }

刚才提到，还有更好的代码，这里不得不介绍拉。

首先归并算法，不是最好的？比归并排序还要好的是“快速排序”。可能有人要问为什么？（它们的时间复杂度，平均都是nlgn,快排最坏的情况是n的平方）分析如下：

快速排序算法和合并排序保持在相同的数量级下,但面对越大基数的无序数列时,快速排序的用时更短.——结论选自：快速排序与合并排序的分析与比较（百度文库）

为什么造成这样的情况呢？因为快速排序是原地排序，归并是递归调用，没在原地操作（这里有人不要说，快排不稳定的废话了）。如上面的代码，归并排序中，临时开闭了新的数组空间而照成时间的流失（归并需要额外空间）——参考《深入理解计算机系统》局部性原理。

故，这里排序换成快速排序，在基数大的情况下，快速排序最快拉。

如上又提到“简洁”，在STL中，有现成的快速排序函数qsort、二分查找函数binary_search.我们得站在巨人的肩膀上····

在同样的条件下，sort()(默认从小到大排序)，也是不错的选择。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <algorithm>
 4 
 5 #define MAX 99999
 6 #define MAXINT 0xFFFF-1
 7 int num[MAX];
 8 
 9 int comp(const void*a,const void*b){return*(int*)a-*(int*)b;}
10 int main()
11 {
12     int x;
13       scanf("%d",&x);
14     // init
15     for(int i=0;i<MAX;i++)
16         num[i]=MAX-i;    
17         
18 //    qsort(num,MAX,sizeof(int),comp);
19     std::sort(num,num+MAX);
20      for(int i =0; i < MAX; i++)
21          //binary_search返回值: 如果数组中找到target, 返回其下标;否则返回 -1
22         if(std::binary_search(num, num+MAX, x - num[i])!=-1) 
23         {
24               printf("YES
");
25               break;
26         }
27     
28     return 0;
29 }

作者：orange1438
出处：http://www.cnblogs.com/orange1438/
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