算法设计与分析作业

这篇博客介绍了两种重新排列数组的算法,使得负数都排在正数前面。第一种算法采用类似于快速排序的方式,从两端向中间扫描并交换元素,达到O(n)的时间复杂度和O(1)的空间复杂度。第二种算法通过遍历数组,分别存储正数和负数,然后将正数数组追加到负数数组后面,同样实现了O(n)的时间复杂度,但空间复杂度为O(n)。

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题目1:设A是n个非0实数构成数组,设计一个算法重新排列数组中的数,使得负数都排在正数前面,要求用多种算法实现,并保证至少算法中有一种算法使用O(n)的时间和O(1)的空间。

方法一:(O(n)的时间和O(1)的空间)(借鉴了大佬~~)

设计过程:

将数组分成两个部分,一个部分是小于零的,另一个部分是大于零的,对比快速排序算法,这是快速排序一趟排序的工作,区别只是在于哨位规定为0;我们只需要从数组的头部和尾部同时向中间扫描,将错位的元素进行对换。

算法分析:

算法中内外共有两层循环,外层循环用于控制low与high两个标志位的相对位置,控制循环的边界,而内循环则是low与high从数组的首部与尾部分别进行扫描,在两层循环的控制下,程序总共只对数组进行了一趟扫描。当low与high相等时,一趟扫描就结束了,算法也就完成了,因此它的时间复杂度是O(n);而由于在循环的过程中,并没有开辟任何辅助变量控件,整个算法的局部变量只有low、high、temp,因此空间复杂度为O(1)。

#include<stdio.h>
#include <time.h>
#include <windows.h>

void reorder(int array[], int length)  
{  
	    int low = 0, high = length - 1;
	    int temp;
	    while (low < high)  
	    {  
	        while (array[low] < 0 && low < high)  
	            low++;  
	        while (array[high] > 0 && low < high)  
	            high--;   
	        temp = array[low];  
	        array[low] = array[high];  
	        array[high] = temp;  
	    } 
}
int main()
{
	int i = 0;
	int t=0;
	int len_a=0;
    //int a[10] = {1,2,5,-6,-3,-7,-9,-33,66,99};
	int a[100];
	printf("请输入数组的长度:\n");
	scanf("%d", &len_a);
	for(t=0;t<len_a;t++)
	{
		printf("请输入数组a[%d]的值:\n",t);
		scanf("%d", &a[t]);
	}
    reorder(a,len_a);
	for (i; i < len_a; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	return 0;
}

方法二:

设计过程:

将目标数组分为2组,一组为正数,另一组为负数。只需要从头顺序遍历,将正数储存在pos[],负数储存在neg[],最后将pos[]数组的元素接到neg[]数组的元素后面。

算法分析:

该方法需要遍历数组a,所以时间复杂度为O(n),该算法中用到了3个一维数组,所以空间复杂度为O(n).

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
	//int a[10] = {1,2,5,-6,-3,-7,-9,-33,66,99};
	int t;
	int i=0,j=0,k=0,l=0,p=0;
	int len_a=0;
	int z=0;
	int a[100];
	int pos[20];
	int neg[20];
	printf("请输入数组的长度:\n");
	scanf("%d", &len_a);
	
	for(t=0;t<len_a;t++)
	{
		printf("请输入数组a[%d]的值:\n",t);
		scanf("%d", &a[t]);
	}
	//顺序遍历将元素存入数组
	for(i;i<len_a;i++)
	{
		if(a[i]<0)
		{
			neg[j]=a[i];
			j++;
		}
		else if(a[i]>0)
		{
			pos[k]=a[i];
			k++;
		}
	}
	//将pos数组元素接到neg数组后面
	for(j;j<len_a;j++)
	{
		neg[j] = pos[l];
		l++;
	}

	for (p ; p < len_a; p++)
		{
			printf("%d ", neg[p]);
		}
			return 0;

}

国科大的算法设计分析相关1-5章复习题 第一章样例: 1.讲义习题一: 第1(执行步改为关键操作数)、第2、3、6、7题 习题一 1答:执行步4pmn+3pm+2m+1;关键操作2n*m*p 2方法一答:2n-2次 方法二答:2n-2次 3 1)证明:任给c,n>c,则10n2>cn 。不存在c使10n22c时,logn>c,从而n2logn>=cn2,同上。 6 答:logn,n2/3,20n,4n2,3n,n! 7 答:1)6+n 2) 3)任意n 2.讲义习题二:第5题。 答:c、e是割点。每点的DFN、L值:A1,1、B2,1、C3,1、D4,4、E5,1、F6,5、G7,5。最大连通分支CD、EFG、ABCE。 3.考虑下述选择排序算法: 输入:n个不等的整数的数组A[1..n] 输出:按递增次序排序的A For i:=1 to n-1 For j:=i+1 to n If A[j]<A[i] then A[i] A[j] 问:(1)最坏情况下做多少次比较运算?答1+2+..+n-1=n(n-1)/2 (2)最坏情况下做多少次交换运算?在什么输入时发生? n(n-1)/2,每次比较都交换,交换次数n(n-1)/2。 4.考虑下面的每对函数f(n)和g(n) ,比较他们的阶。 (1) f(n)=(n2-n)/2, g(n)=6n (2)f(n)=n+2 , g(n)=n2 (3)f(n)=n+nlogn, g(n)=n (4)f(n)=log(n!), g(n)= 答:(1)g(n)=O(f(n)) (2)f(n)=O(g(n) (3)f(n)=O(g(n) (4)f(n)=O(g(n) 5.在表中填入true或false . 答案: f(n) g(n) f(n)=O(g(n) f(n)=(g(n)) f(n)=(g(n)) 1 2n3+3n 100n2+2n+100 F T F 2 50n+logn 10n+loglogn T T T 3 50nlogn 10nloglogn F T F 4 logn Log2n T F F 5 n! 5n F T F 6.用迭代法求解下列递推方程: (1) (2) ,n=2k 答:(1)T(n)=T(n-1)+n-1=T(n-2)+n-2+n-1 =…=T(1)+1+2+…+n-1=n(n-1)/2=O(n2) (2)T(n)=2T(n/2)+n-1=2(2T(n/4)+n/2-1)+n-1 =4T(n/4)+n-2+n-1=4(2T(n/23)+n/4-1)+n-2+n-1 =23T(n/23)+n-4+n-2+n-1
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