查找算法:二分查找及其 python 实现的案例研究
最编程
2024-07-07 08:59:58
...
将包含 n 个元素的数组向右旋转 k 步;例如,如果 n = 7 , k = 3,给定数组 [1,2,3,4,5,6,7]
,向右旋转后的结果为 [5,6,7,1,2,3,4]
。
以下为更多的使用二分检索的类型:
查找旋转数组中的最小值
'''
查找旋转数组中的最小值
python自带min()算法时间复杂度为O(n)
比这个更好的时间复杂度方法就是二分法了O(lgn)
'''
#O(nlgn)
def searchlazy(alist):
alist.sort()
return alist[0]
#O(n)
def searchslow(alist):
mmin = alist[0]
for i in alist:
mmin = min(mmin, i)
return mmin
#O(lgn)
def search(alist):
#第一步
if len(alist) == 0:
return -1
left, right = 0, len(alist) - 1
#第二步
while left + 1 < right:
if (alist[left] < alist[right]):
return alist[left];
mid = left + (right - left) // 2
#第三步
if (alist[mid] >= alist[left]):
left = mid + 1
else:
right = mid
#第四步
return alist[left] if alist[left] < alist[right] else alist[right]
num = int(input('please input a num:'))
alist = [3,4,5,6,7,1,2]
search(alist)
#输出结果
please input a num:4
1
查找旋转数组的指定值target
'''
查找旋转数组的指定值target
O(lgn)
'''
def search(alist, target):
#第一步
if len(alist) == 0:
return -1
left, right = 0, len(alist) - 1
#第二步
while left + 1 < right:
mid = left + (right - left) // 2
#第三步
if alist[mid] == target:
return mid
#判断当mid前半部分排好序的
if (alist[left] < alist[mid]):
#判断target的位置决定mid的赋值
if alist[left] <= target and target <= alist[mid]:
right = mid
else:
left = mid
#mid后半部分
else:
if alist[mid] <= target and target <= alist[right]:
left = mid
else:
right = mid
#第四步
if alist[left] == target:
return left
if alist[right] == target:
return right
return -1
num = int(input('please input a num:'))
alist = [3,4,5,6,7,1,2]
search(alist,num)
#输出结果
please input a num:4
1
搜索插入位置
'''
搜索插入位置
给定一个有序数组和目标值,查找数组该值返回Index,否则返回应该被插入的位置Index
用for循环一个个找为O(n),以下二分法为O(lgn)更优
'''
def search_insert_position(alist, target):
#第一步
if len(alist) == 0:
return 0
left, right = 0, len(alist) - 1
#第二步
while left + 1 < right:
mid = left + (right - left) // 2
#第三步
if alist[mid] == target:
return mid
if (alist[mid] < target):
left = mid
else:
right = mid
#第四步
if alist[left] >= target:
return left
if alist[right] >= target:
return right
return right + 1
num = int(input('please input a num:'))
alist = [3,4,5,6,7,8,9]
search_insert_position(alist,num)
#输出结果
please input a num:4
1
搜索一个区间
'''
搜索一个区间
找到一个给定目标值的起始和结束位置
'''
def search_range(alist, target):
if len(alist) == 0:
return (-1, -1)
lbound, rbound = -1, -1
# search for left bound
left, right = 0, len(alist) - 1
while left + 1 < right:
mid = left + (right - left) // 2
if alist[mid] == target:
right = mid
elif (alist[mid] < target):
left = mid
else:
right = mid
if alist[left] == target:
lbound = left
elif alist[right] == target:
lbound = right
else:
return (-1, -1)
# search for right bound
left, right = 0, len(alist) - 1
while left + 1 < right:
mid = left + (right - left) // 2
if alist[mid] == target:
left = mid
elif (alist[mid] < target):
left = mid
else:
right = mid
if alist[right] == target:
rbound = right
elif alist[left] == target:
rbound = left
else:
return (-1, -1)
return (lbound, rbound)
num = int(input('please input a num:'))
alist = [3,4,5,6,7,8,9,10,14,15]
search_range(alist,num)
#输出结果
please input a num:6
(3, 3)
在无限序列中找到某元素出现的第一个位置
'''
在无限序列中找到某元素出现的第一个位置
'''
def search_first(alist):
left, right = 0, 1
while alist[right] == 0:
left = right
right *= 2
if (right > len(alist)):
right = len(alist) - 1
break
#这里为1
return left + search_range(alist[left:right+1], 1)[0]
alist = [0, 0, 0, 0, 0, 1]
r = search_first(alist)
print(r)
#输出结果
5
找到重复数
'''
给定一个包含N+ 1整数的数组NUM,其中每个整数在1和N之间(包含),证明至少有一个重复的数字必须存在。假设只有一个重复的数字,找到重复的数字。
注:
您不必修改数组(假定数组是只读的)。
你必须只使用常数,O(1)额外的空间。
您的运行时复杂性应该小于O(n2)。
在数组中只有一个重复的数字,但是它可以重复不止一次。
'''
def findDuplicate(nums):
low = 1
high = len(nums)-1
while low < high:
mid = low + (high - low) // 2
count = 0
for i in nums:
if i <= mid:
count+=1
if count <= mid:
low = mid+1
else:
high = mid
return low
nums = [3,5,6,3,1,4,2]
findDuplicate(nums)
#输出结果
3
供暖设备案例
'''
供暖设备案例
设计一款有固定供暖半径的供暖设备来给所有房屋供暖
输入每个房屋和每个供暖设备的位置,输出供暖设备的最小半径
'''
from bisect import bisect
def findRadius(houses, heaters):
heaters.sort()
ans = 0
for h in houses:
hi = bisect(heaters, h)
left = heaters[hi-1] if hi - 1 >= 0 else float('-inf')
right = heaters[hi] if hi < len(heaters) else float('inf')
ans = max(ans, min(h - left, right - h))
return ans
houses = [1,2,3,4]
heaters = [1,4]
f1 = findRadius(houses, heaters)
print(f1)
houses2 = [1,12,23,34]
heaters2 = [12,24]
f2 = findRadius(houses2, heaters2)
print(f2)
#输出结果
1
11
上一篇: [开发人员注释]二分法查找
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包婷婷 (201550484)作业一 统计软件简介与数据操作-SPSS(Statistical Product and Service Solutions),"统计产品与服务解决方案"软件。最初软件全称为"(SolutionsStatistical Package for the Social Sciences),但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为"统计产品与服务解决方案",标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。为IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称SPSS,有Windows和Mac OS X等版本。 1984年SPSS总部首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+,开创了SPSS微机系列产品的开发方向,极大地扩充了它的应用范围,并使其能很快地应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域。世界上许多有影响的报刊杂志纷纷就SPSS的自动统计绘图、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予了高度的评价。 R统计软件介绍 R是一套完整的数据处理、计算和制图软件系统。其功能包括:数据存储和处理系统;数组运算工具(其向量、矩阵运算方面功能尤其强大);完整连贯的统计分析工具;优秀的统计制图功能;简便而强大的编程语言:可操纵数据的输入和输出,可实现分支、循环,用户可自定义功能。 与其说R是一种统计软件,还不如说R是一种数学计算的环境,因为R并不是仅仅提供若干统计程序、使用者只需指定数据库和若干参数便可进行一个统计分析。R的思想是:它可以提供一些集成的统计工具,但更大量的是它提供各种数学计算、统计计算的函数,从而使使用者能灵活机动的进行数据分析,甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。 该语言的语法表面上类似 C,但在语义上是函数设计语言(functional programming language)的变种并且和Lisp 以及 APL有很强的兼容性。特别的是,它允许在"语言上计算"(computing on the language)。这使得它可以把表达式作为函数的输入参数,而这种做法对统计模拟和绘图非常有用。 R是一个免费的*软件,它有UNIX、LINUX、MacOS和WINDOWS版本,都是可以免费下载和使用的。在R主页那儿可以下载到R的安装程序、各种外挂程序和文档。在R的安装程序中只包含了8个基础模块,其他外在模块可以通过CRAN获得。 二、R语言 R是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R是属于GNU系统的一个*、免费、源代码开放的软件,它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。 R作为一种统计分析软件,是集统计分析与图形显示于一体的。它可以运行于UNIX,Windows和Macintosh的操作系统上,而且嵌入了一个非常方便实用的帮助系统,相比于其他统计分析软件,R还有以下特点: 1.R是*软件。这意味着它是完全免费,开放源代码的。可以在它的网站及其镜像中下载任何有关的安装程序、源代码、程序包及其源代码、文档资料。标准的安装文件身自身就带有许多模块和内嵌统计函数,安装好后可以直接实现许多常用的统计功能。[2] 2.R是一种可编程的语言。作为一个开放的统计编程环境,语法通俗易懂,很容易学会和掌握语言的语法。而且学会之后,我们可以编制自己的函数来扩展现有的语言。这也就是为什么它的更新速度比一般统计软件,如,SPSS,SAS等快得多。大多数最新的统计方法和技术都可以在R中直接得到。[2] 3. 所有R的函数和数据集是保存在程序包里面的。只有当一个包被载入时,它的内容才可以被访问。一些常用、基本的程序包已经被收入了标准安装文件中,随着新的统计分析方法的出现,标准安装文件中所包含的程序包也随着版本的更新而不断变化。在另外版安装文件中,已经包含的程序包有:base一R的基础模块、mle一极大似然估计模块、ts一时间序列分析模块、mva一多元统计分析模块、survival一生存分析模块等等.[2] 4.R具有很强的互动性。除了图形输出是在另外的窗口处,它的输入输出窗口都是在同一个窗口进行的,输入语法中如果出现错误会马上在窗口口中得到提示,对以前输入过的命令有记忆功能,可以随时再现、编辑修改以满足用户的需要。输出的图形可以直接保存为JPG,BMP,PNG等图片格式,还可以直接保存为PDF文件。另外,和其他编程语言和数据库之间有很好的接口。[2] 5.如果加入R的帮助邮件列表一,每天都可能会收到几十份关于R的邮件资讯。可以和全球一流的统计计算方面的专家讨论各种问题,可以说是全世界最大、最前沿的统计学家思维的聚集地.[2] R是基于S语言的一个GNU项目,所以也可以当作S语言的一种实现,通常用S语言编写的代码都可以不作修改的在R环境下运行。 R的语法是来自Scheme。R的使用与S-PLUS有很多类似之处,这两种语言有一定的兼容性。S-PLUS的使用手册,只要稍加修改就可作为R的使用手册。所以有人说:R,是S-PLUS的一个“克隆”。 但是请不要忘了:R是免费的(R is free)。R语言源代码托管在github,具体地址可以看参考资料。[3] 。 R语言的下载可以通过CRAN的镜像来查找。 R语言有域名为.cn的下载地址,有六个,其中两个由Datagurn,由 中国科学技术大学提供的。R语言Windows版,其中由两个下载地点是Datagurn和 USTC提供的。 三、stata Stata 是一套提供其使用者数据分析、数据管理以及绘制专业图表的完整及整合性统计软件。它提供许许多多功能,包含线性混合模型、均衡重复反复及多项式普罗比模式。用Stata绘制的统计图形相当精美。 新版本的STATA采用最具亲和力的窗口接口,使用者自行建立程序时,软件能提供具有直接命令式的语法。Stata提供完整的使用手册,包含统计样本建立、解释、模型与语法、文献等超过一万余页的出版品。 除此之外,Stata软件可以透过网络实时更新每天的最新功能,更可以得知世界各地的使用者对于STATA公司提出的问题与解决之道。使用者也可以透过Stata. Journal获得许许多多的相关讯息以及书籍介绍等。另外一个获取庞大资源的管道就是Statalist,它是一个独立的listserver,每月交替提供使用者超过1000个讯息以及50个程序。 四、PYTHON
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