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前缀求和(前缀和与对数器与二分法)

时间2025-09-19 16:49:17分类IT科技浏览5455
导读:1. 前缀和 假设有一个数组,我们想大量频繁的去访问L到R这个区间的和,我们该怎么快速的得出。...

1. 前缀和

假设有一个数组               ,我们想大量频繁的去访问L到R这个区间的和                       ,我们该怎么快速的得出               。

如果我们每次都遍历一遍累加这样就太慢了                       。我们可以开辟一个数组        ,把每个位置的和加在一起存进去        。

如果我们要找的L到R中               ,L是0               。那么[L                       ,R]的和就为H[R]        ,如果L不为0       ,那么[L                       ,R]的和就为H[R]-H[L-1]                       。

这样我们找前缀和就会快很多        。代码实现如下:

2. 对数器

假设我们有一个函数f1是生成1-5的随机数               ,我们怎么用它去设置1-7的随机数函数

第一步:将这个1-5的随机数改成只有0       ,1对数器

       。

这里的意思是:如果是1和2那么就设置成0                       ,如果是4和5就设置成1               ,如果是3就重新生成                       。

第二步:用0,1对数器改造一个0-7的随机函数

               。

我们调用三次f2                       ,然后移位就能拥有000-111的一个取值范围       。

第三步:用0-7的随机函数                       ,对构造一个1-7的生成器

                       。

我们也可以验证一下:

3. 二分查找

二分有两种写法,一种是右边是闭区间               ,一种是右边是开区间               。这两种的写法也是有一些差别的。

首先                       ,说一下右边是闭区间:

如果右边是闭区间        ,那么right的下标就是n-1                       。

如果我们想查找8这个数               ,我们先算出第一个中间位置left+((right-left)>>1)                       ,这个等同于(left+right)/2                       。所以mid=5        ,下标5的数比8小       ,我们就left=mid+1                       ,往后走一步。

我们再继续算mid=8               ,下标为8的数据是6比8小       ,mid继续+1               。

继续算mid=10                       ,下标10的数据是9比8大               ,所以让right=mid-1                       。

此时,left和right相等                       ,继续查找        。mid=9                       ,下标9的数据是8,就查找到了               。

代码实现: 右边是开区间:

如果右边是开区间               ,那么right就是n                       。

如果我们想要查找3                       ,那么mid=(0+12)/2就是6        ,下标为6的数据是4               ,比3大                       ,因为右边是开区间        ,如果我们还是right=mid-1       ,那么right就是5                       ,5是开区间               ,就找不到3了        。所以我们要让right=mid       。

然后继续算mid=(0+6)/2       ,就为3                       。下标3的数是2比3小                       ,就让left=mid+1               。

继续算mid=(4+6)/2               ,就为5,下标为5的数据是3就找到了       。

这里的循环条件是left<right就继续找                       ,如果left==right就结束                       ,因为是左闭右开,假设[5               ,5)就已经没有数据可以取了                       。

代码实现:

3.1 二分的变形

3.1.1 第一种变形

在一个有序数组中                       ,找>=某个数最左侧的位置

               。

如果我们要找>=3的最左侧的数        ,我们该怎么找呢?先找出mid=(0+10)/2               ,为5                       ,下标为5的数据是4>=3        ,所以我们用index记录下标4。然后继续right=mid-1       ,继续二分                       。

mid=(0+4)/2                       ,为2               ,下标为2的数据是2<3       ,index不变                       ,让left=mid+1                       。

继续二分               ,mid=(3+4)/2,为3                       ,下标为3的数是3>=3                       ,将index改成3。然后让right=mid-1               。

这样left和right都到下标3的位置,在继续二分一遍               ,下标还是3                       ,让right=mid-1                       。然后left>right        ,循环结束        。

代码实现:

找<=right的最右侧也是相同的道理:

3.1.2 第二种变形

我们要知道               ,有序一定二分                       ,但不在有序的情况下        ,我们有时候也可以使用二分               。

局部最小值问题:在一个无序数组里       ,正数                       ,负数               ,0都可能存在       ,但是相邻的两个数一定不相等                       。然后给我返回一个局部最小的位置

        。

第一种情况:如果下标0位置上的数小于1位置上的数                       ,就叫做局部最小       。

第二种情况:如果下标N-1位置上的数小于N-2位置上的数               ,就叫做局部最小                       。

第三种情况:中间位置上的数,既要比左边小                       ,也要比右边小                       ,才叫局部最小
               。

思路:

如果前两种情况都不满足,说明它是这样的一共情况:

中间是相邻两个不相等的               ,所以中间一定有局部最小       。我们先求出mid                       。

如果mid比mid-1的数据大               。

说明左边一定存在局部最小                       ,右边就不看了        ,直接去左边找。

如果mid比mid+1的数据大                       。

说明右边一定存在局部最小               ,左边就可以不看了                       。

当mid不比左变大也不比右边大                       ,说明mid就是局部最小        ,这里我们也成功使用了二分法。

代码实现:

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