已知一个整型数组arr,数组长度为size且size大于2,arr有size-1种 可以划分成左右两部分的方案

本文探讨了一种在整型数组中寻找左右两部分最大值差的绝对值算法,提出三种解决方案,包括暴力破解、使用辅助数组优化时间和空间复杂度,以及通过数组最大值简化计算过程。文章详细解释了算法原理,并提供了实现代码。

已知一个整型数组arr,数组长度为size且size大于2,arr有size-1种 可以划分成左右两部分的方案。

比如: arr = {3, 2, 3, 4, 1, 2}

第1种划分左部分为[3],右部分为[2, 3, 4, 1, 2]

第2种划分左部分为[3, 2],右部分为[3, 4, 1, 2]

第3种划分左部分为[3, 2, 3],右部分为[4, 1, 2]

第4种划分左部分为[3, 2, 3, 4],右部分为[1, 2]

第5种划分左部分为[3, 2, 3, 4, 1],右部分为[2]
每一种划分下,左部分都有最大值记为max_left,右部分都有最大值记 为max_right。 求|max_left-max_right|(左部分最大值与左部分最大值之差的绝对值), 最大是多少? 要求:时间复杂度为O(N),额外空间复杂度O(1)

 

1.最笨的方法就是从下标0开始依次分左右部分,然后分别遍历找最大值,需要遍历n次,一次遍历n个位置,所以时间复杂度为O(n*n)

2.这道题涉及到一个思想,辅助数组,当我们想拿左部分的最大值时我们可以直接从数组里拿,而不用遍历,当想拿右部分最大值的时候同理

如何做?

准备两个数组,Max_left和Max_right,数组大小与题中数组大小一样,以题中arr数组为例

从arr[0]开始遍历,将arr[0]的值放入Max_left[0]中,然后arr[1],如何arr[1]大于arr[0],则Max_left[1]里放的时arr[1],如果arr[0]>arr[1]则Max_left里放的时arr[0],即Max_left[i]里放的时[ arr[0],arr[i] ]中最大的值,同理Max_right是下标从n-1开始往左遍历,Max_right[n-1]里放到是[ i , n-1 ] 里的最大值,所以两个数组取最大值相减得绝对值的时候,Max_right的下标比Max_left的下标大一,比如| Max_left[0]-Max_right[1],遍历找去绝对值最大

3.最简单的一种方法,找出数组中最大的值max,然后max减去左右边界(下标0和下标n-1)比较小的那个数就是答案 

为什么?

数组最大值肯定位于左右部分中的其中一个,max要减一个另外一部分最大值。假设max位于左部分,则右部分的最大值要比较小,设下标n-1位置的数为L,L处于的右部分的最大值肯定是大于等于L的,所以当右部分只有L时,则右部分的最大值最小;同理,假设max位于右部分,则左部分的最大值要比较小,设下标0位置的数为R,R处于的左部分的最大值肯定是大于等于R的,所以当左部分只有R时,则左部分的最大值最小。还有一种情况就是max位于边界,但这种情况和上面的两种情况分析一样。

代码:

 

public class MaxABSBetweenLeftAndRight {

    public static int maxABS1(int[] arr) {
        int res = Integer.MIN_VALUE;
        int maxLeft = 0;
        int maxRight = 0;
        for (int i = 0; i != arr.length - 1; i++) {
            maxLeft = Integer.MIN_VALUE;
            for (int j = 0; j != i + 1; j++) {
                maxLeft = Math.max(arr[j], maxLeft);
            }
            maxRight = Integer.MIN_VALUE;
            for (int j = i + 1; j != arr.length; j++) {
                maxRight = Math.max(arr[j], maxRight);
            }
            res = Math.max(Math.abs(maxLeft - maxRight), res);
        }
        return res;
    }

    public static int maxABS2(int[] arr) {
        int [] Max_left = new int[arr.length];
        int [] Max_right = new int[arr.length];
        Max_left[0] = arr[0];
        Max_right[arr.length - 1] = arr[arr.length - 1];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            Max_left[i] = Math.max(Max_left[i - 1],arr[i]);
        }
        for (int i = arr.length - 2; i > -1; i--) {
            Max_right[i] = Math.max(Max_right[i + 1], arr[i]);
        }
        int max = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            max = Math.max(max, Math.abs(Max_left[i] - Max_right[i + 1]));
        }
        return max;
    }

    public static int maxABS3(int[] arr) {
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            max = Math.max(arr[i], max);
        }
        return max - Math.min(arr[0], arr[arr.length - 1]);
    }

    public static int[] generateRandomArray(int length) {
        int[] arr = new int[length];
        for (int i = 0; i != arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 1000) - 499;
        }
        return arr;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = generateRandomArray(200);
        System.out.println(maxABS1(arr));
        System.out.println(maxABS2(arr));
        System.out.println(maxABS3(arr));
    }
}
 

 

在这段代码中,`int arr[size]; // 定义一个长度为5的整数组` 的主要功能是**在栈上声明并创建一个固定大小的整数组**,为后续的赋和操作提供存储空间。以下是对其具体作用和功能的详细分析: ### 语法解析 - **`int`**: 数据类说明符,表示该数组中的每个元素都是整(integer)。 - **`arr`**: 数组的名称,用于在程序中引用这块内存区域。 - **`[size]`**: 方括号表示这是一个数组,其中 `size` 是数组长度(即元素个数)。在此代码中,`size` 是一个 `const int` 类的常量,为 5,因此数组包含 5 个元素。 - **`;`**: 语句结束符。 ### 功能与作用 1. **内存分配**: - 该行代码在函数 `main()` 的栈空间中分配了一块连续的内存区域,足以容纳 5 个 `int` 类的数据。 - 每个 `int` 通常占用 4 字节(具体取决于平台),因此总共大约分配 20 字节的内存。 2. **数组初始化(未显式初始化)**: - 此处只是声明了数组,并未进行显式初始化,因此各个元素的初始是**未定义的**(即栈上原有数据的残留),直到后续的 `for` 循环对其进行赋。 3. **为循环赋做准备**: - 后续的 `for` 循环使用索引 `i` 访问 `arr[i]`,并将 `i * 2` 赋给对应位置。如果没有这行数组定义,程序将无法编译通过,因为 `arr` 不存在。 4. **基于常量表达式的静态数组声明**: - 虽然 C++ 标准要求普通数组的大小必须是编译时常量,而此处 `size` 被声明为 `const int`,满足这一条件,因此 `int arr[size];` 是合法的。 - 注意:这不是“变长数组”(VLA),VLA 是 C99 特性,在标准 C++ 中不支持。但因 `size` 是编译期常量,这里仍属于合法的静态数组声明。 ### 示例输出对照 执行后输出结果为: ``` arr[0] = 0 arr[1] = 2 arr[2] = 4 arr[3] = 6 arr[4] = 8 ``` 这些正是基于 `arr[i] = i * 2;` 对 `arr` 的每个元素赋得到的 —— 而这一切的前提就是本行代码功定义了数组---
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