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前缀求和(前缀和与对数器与二分法)

时间2025-06-20 12:45:28分类IT科技浏览4336
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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