C++二分算法: 找出第 K 小的数对距离

题目

数对 (a,b) 由整数 a 和 b 组成,其数对距离定义为 a 和 b 的绝对差值。

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,数对由 nums[i] 和 nums[j] 组成且满足 0 <= i < j < nums.length 。返回 所有数对距离中 第 k 小的数对距离。

示例 1:

输入:nums = [1,3,1], k = 1

输出:0

解释:数对和对应的距离如下:

(1,3) -> 2

(1,1) -> 0

(3,1) -> 2

距离第 1 小的数对是 (1,1) ,距离为 0 。

示例 2:

输入:nums = [1,1,1], k = 2

输出:0

示例 3:

输入:nums = [1,6,1], k = 3

输出:5
参数范围

n == nums.length

2 <= n <= 104

0 <= nums[i] <= 106

1 <= k <= n * (n - 1) / 2

分析

排序不影响结果

数对的数量: n*(n-1)/2 ,任选两个数,共nn组数对,排除n个相等的索引,共n (n-1)。(a,b)和(b,a)只算一对。由于k取值范围[1,n*(n-1)/2],所以本题一定有解。

改成排序后,选取[i,j]和不排序的结果一样。 如果排序后,i和j的相对顺序不边,排序之前选取{i,j},排序选取的也是{i,j};如果排序后,相对顺序发生变化{i,j}变成{j,i}。数量不变。

二分

枚举差[0,1000*1000]。如果小于等于iSub的数对数量小于k,则一定不是答案。如果小于等于iSub的数对数量大于等于k,则取第一个(索引最小)。故用左开右闭空间。

GetLessEqual

nums[i] - x <=iSub
也就是 nums[i] - iSub<= x
也就是x >= nums[i] - iSub
枚举,并二分查找并计算nums[0,i)中大于等于 nums[i] - iSub的数量

代码

核心代码

class Solution {

public:

int smallestDistancePair(vector& nums, int k) {

sort(nums.begin(), nums.end());

int left = -1, right = 1000 * 1000;

while (right - left > 1)

{

const int mid = left + (right - left) / 2;

if (GetLessEqual(nums, mid) < k)

{

left = mid;

}

else

{

right = mid;

}

}

return right;

}

int GetLessEqual(const vector& nums, int iSub)

{

int iRet = 0;

for (int i = 1; i < nums.size(); i++)

{

const int iNum = nums.begin() + i - std::lower_bound(nums.begin(), nums.begin()+i, nums[i]-iSub );

iRet += iNum;

}

return iRet;

}

};

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()

{

vector nums;

int k = 0;

int res = 0;

{

Solution slu;

nums = { 1,3,1 };

int k = 1;

res = slu.smallestDistancePair(nums, k);

Assert(0, res);

}

复制代码
//CConsole::Out(res);

}

扩展阅读

视频课程

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相关下载

想高屋建瓴的学习算法,请下载《闻缺陷则喜算法册》doc版
https://download.csdn.net/download/he_zhidan/88348653

鄙人想对大家说的话
闻缺陷则喜是一个美好的愿望,早发现问题,早修改问题,给老板节约钱。
墨家名称的来源:有所得以墨记之。
如果程序是一条龙,那算法就是他的是睛

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

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