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LeetCode 295. Find Median from Data Stream

时间:2019-08-26 09:47:22      阅读:66      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

Two Heaps

本题是实质是如何最快找到最中间的数的数。每次都sort效率很低。

由于中位数实质就是将数组分为两半,比如说左半边a,右半边b,那么计算median只要考虑 a[-1] 和 b[0] 即可 (奇数偶数的情况都类似)。

顺着这个思路想下去,难点就是当新的num到来,如果保证两边数组的性质,即 a[-1] 和 b[0] 都是正确的。

由于别的元素顺序随意,我们可以用两个heap。左半边a,对应大顶堆 max_heap,右半边b,对应小顶堆 min_heap。

当新的num到来时,先加入max_heap更新最大值,把最大值加入min_heap更新最小值。至此最大值和最小值都是正确的。

为了保证对半分,以及方便区分奇数偶数个元素的情况,我们令

max_heap.size() = min_heap.size() (偶数个元素)

max_heap.size() = min_heap.size()+1 (奇数个元素)

在上述更新法则中,我们只要加一个判断,当min_heap的size超过max_heap时,我们把最小元素再放回max_heap即可。

Example1:median = (5+7)/2

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Example2:median  5

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class MedianFinder {
public:
    /** initialize your data structure here. */
    MedianFinder() {}
    
    void addNum(int num) {
        max_q.push(num);
        min_q.push(max_q.top()); max_q.pop();
        if (min_q.size()>max_q.size()){
            max_q.push(min_q.top()); min_q.pop();
        }
    }
    
    double findMedian() {
        if (max_q.size()>min_q.size())
            return max_q.top();
        else return double(max_q.top()+min_q.top())/2;
    }
private:
    priority_queue<int> max_q;
    priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> min_q;
};

时间复杂度:addNum O(logn)  findMedian O(1)

 

Multiset and Two Pointers

由于本题本质是,在容器更新时仍能够找到最中间的元素。我们可以使用二叉搜索树,insert和查找都是logn。

维护两个pointer,一个指向中间偏小的元素,另一个指向偏大的元素。在新加入num时,我们只要维护这两个指针即可,当前的median即两者的均值。

C++中set本质是红黑树,由于可能有重复元素,使用multiset。两个pointer用iterator,具体更新方法如下:

[注意 multiset insert 相同元素是加到最后]

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class MedianFinder {
public:
    /** initialize your data structure here. */
    MedianFinder() {}
    
    void addNum(int num) {
        if (s.empty()){
            l= r = s.insert(num);
            return;
        }
        
        s.insert(num);
        if (s.size()%2==1){
            if (num>=*r) l=r;
            else l=--r;
        }else{
            if (num>=*r) ++r;
            else --l;
        }
    }
    
    double findMedian() {
        return double(*l+*r)/2;
    }
private:
    multiset<int> s;
    multiset<int>::iterator l;
    multiset<int>::iterator r;
};

/**
 * Your MedianFinder object will be instantiated and called as such:
 * MedianFinder* obj = new MedianFinder();
 * obj->addNum(num);
 * double param_2 = obj->findMedian();
 */

 

Other Solutions, such as Bucket

https://leetcode.com/problems/find-median-from-data-stream/solution/

LeetCode 295. Find Median from Data Stream

原文:https://www.cnblogs.com/hankunyan/p/11410226.html

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