最小三元组距离

给定三个升序整数数组a, b和c,目标是找到一个三元组(a[i], b[j], c[k]),使得其距离(max(a[i],b[j],c[k]) - min(a[i],b[j],c[k]))最小。通过分析,可以将问题转化为在线性时间复杂度O(l+m+n)内找到最小距离的三元组。详细解析和算法实现可在链接中查看。" 127209782,15565146,区块链、Web3.0与元宇宙的相互关系解析,"['区块链技术', '元宇宙应用', 'Web3.0生态', '去中心化经济', '技术服务平台']

题目:

已知三个升序整数数组a[l], b[m]和c[n]。请在三个数组中各找一个元素,使得组成的三元组距离最小。三元组的距离定义是:假设a[i]、b[j]和c[k]是一个三元组,那么距离为:

distance = max(|a[i]-b[j]|, |a[i]-c[k]|, |b[j]-c[k]|)

请设计一个求最小三元组距离的最优算法,并分析时间复杂度。

分析参考:http://blog.youkuaiyun.com/ccfeng2008/article/details/12013675

三个数两两之差的最大值是三个数中的最大值减去三个数中的最小值,即可以将距离公式转换为:

distance = max(a[i],b[j],c[k]) - min(a[i],b[j],c[k]) ,因为数组都为升序,所以每次只需要将min(a[i],b[j],c[k]) 所在数组的索引值加1即可。

时间复杂度为O(l+m+n)

#include <iostream>
#include "limits.h"

using namespace std;
//求三个数的最小值 
int t_min(int x, int y, int z) {
	int tmp = x < y ? x : y;
	return tmp < z ? tmp : z; 
}
//求三个数的最大值 
int t_max(int x, int y, int z) {
	int tmp = x > y ? x : y;
	return tmp > z ? tmp : z;
}
//三个数中的最大差 
int triple_dist(int x, int y, int z) {
	return (t_max(x,y,z) - t_min(x,y,z));
}
### 三元组最短距离的定义 三元组(a, b, c)(a、b、c 均为正数)的距离 D = ∣a - b∣ + ∣b - c∣ + ∣c - a∣。给定 3 个非空整数集合 S1、S2 和 S3,按升序分别存储在 3 个数组中,需要计算并输出所有可能的三元组(a, b, c)(a∈S1, b∈S2, c∈S3)中的最小距离 [^1]。 ### 算法基本设计思想 D 的值与中间值无关,只需要让三元组中最大值与最小值的差值最小。不妨假设 a < b < c,设置三个游标遍历三个数组,将三个数组的第一个元素作为第一组 a、b、c,同时计算距离 D,让最小的 a 所属数组的游标向后移动。由于每个数组都是升序排列,这样可以让最小值 a 不断向 c 逼近从而缩短距离 D [^3]。 ### 代码实现(C++) ```cpp #include <iostream> #include <climits> #include <cmath> // 判断 x 是否为 a, b, c 中的最小值 bool isMin(int x, int y, int z) { return x <= y && x <= z; } // 功能函数 int Findmin(int a[], int b[], int c[], int l1, int l2, int l3, int *triple) { int i = 0, j = 0, k = 0; int min = INT_MAX; while (i < l1 && j < l2 && k < l3 && min > 0) { int d = std::abs(a[i] - b[j]) + std::abs(c[k] - b[j]) + std::abs(a[i] - c[k]); if (d < min) { min = d; triple[0] = a[i]; triple[1] = b[j]; triple[2] = c[k]; } // 判断当前作为最小的集合元素 if (isMin(a[i], b[j], c[k])) i++; else if (isMin(b[j], a[i], c[k])) j++; else k++; } return min; } int main() { int S1[] = {-1, 0, 9}; int S2[] = {-25, -10, 10, 11}; int S3[] = {2, 9, 17, 30, 41}; int l1 = sizeof(S1) / sizeof(S1[0]); int l2 = sizeof(S2) / sizeof(S2[0]); int l3 = sizeof(S3) / sizeof(S3[0]); int triple[3]; int minDistance = Findmin(S1, S2, S3, l1, l2, l3, triple); std::cout << "最小距离为: " << minDistance << std::endl; std::cout << "相应的三元组为: (" << triple[0] << ", " << triple[1] << ", " << triple[2] << ")" << std::endl; return 0; } ``` ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:由于每个数组只需要遍历一次,因此时间复杂度为 O(n1 + n2 + n3),其中 n1、n2、n3 分别为三个数组的长度。 - **空间复杂度**:只使用了常数级的额外空间,因此空间复杂度为 O(1)。
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