【数据结构与算法】原地合并递增递减顺序表为单一递增顺序表的算法 C++实现(归并排序+顺序表)
创始人
2024-11-14 10:05:45
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设顺序表A有n+m个元素,前n个元素递增有序,后m个元素递减有序。设计一个算法,把这两部分合并成一个全部递增有序的顺序表,并分析算法的时间复杂度,要求空间复杂度为O(1)。


思路

首先,定义一个顺序表结构体SqList,包含元素指针elem,元素个数length,以及列表大小listSize。

然后,定义一个初始化顺序表的函数initList,该函数为顺序表分配内存,并设置元素个数为0,列表大小为m。如果内存分配失败,则退出程序。

接下来,定义一个反转顺序表的函数reverse,该函数将顺序表的前n个元素和后m个元素进行反转。

之后,定义一个合并顺序表的函数merge,该函数将反转后的顺序表进行合并排序。具体实现是通过两个指针i和j,分别指向顺序表的第n个元素和第n+1个元素,如果i指向的元素大于j指向的元素,则交换这两个元素,并向后检查,如果存在逆序对,则继续交换,直到没有逆序对为止。

最后,定义main函数,首先定义一个包含n+m个元素的数组A,前n个元素递增有序,后m个元素递减有序。然后初始化一个顺序表L,并将数组A的元素复制到顺序表L。然后反转顺序表L的后m个元素,最后调用merge函数,将顺序表L合并为一个全部递增有序的顺序表。

这个算法的时间复杂度是 O ( ( n + m ) 2 ) O((n+m)^2) O((n+m)2),因为在最坏的情况下,每次交换都可能需要扫描整个顺序表。空间复杂度是 O ( 1 ) O(1) O(1),因为除了输入的顺序表外,没有使用额外的空间。


代码

#include  #include  #define AUTHOR "HEX9CF" using namespace std; using Status = int; using ElemType = int;  const int TRUE = 1; const int FALSE = 0; const int OK = 1; const int ERROR = 0; const int INFEASIBLE = -1; const int OVERFLOW = -2;  struct SqList { 	ElemType *elem; 	int length; 	int listSize; };  void print(SqList &L) { 	for (int i = 0; i < L.length; i++) { 		cout << L.elem[i] << " "; 	} 	cout << "\n"; }  Status initList(SqList &L, int m) { 	L.elem = (ElemType *)malloc(m * sizeof(ElemType)); 	if (!L.elem) { 		exit(OVERFLOW); 	} 	L.length = 0; 	L.listSize = m; 	return OK; }  Status reverse(SqList &L, int n, int m) { 	int i = n; 	int j = n + m - 1; 	while (i < j) { 		swap(L.elem[i], L.elem[j]); 		i++; 		j--; 	} }  Status merge(SqList &L, int n, int m) { 	int l = 0; 	int r = n + m - 1; 	int i = n - 1; 	int j = n; 	while (1) { 		// cout << i << " " << j << endl; 		if (L.elem[i] > L.elem[j]) { 			swap(L.elem[i], L.elem[j]); 			int k = j + 1; 			while (k <= r) { 				if (L.elem[k - 1] > L.elem[k]) { 					swap(L.elem[k - 1], L.elem[k]); 					k++; 				} else { 					break; 				} 			} 			k = i - 1; 			while (l <= k) { 				if (L.elem[k + 1] < L.elem[k]) { 					swap(L.elem[k + 1], L.elem[k]); 					k--; 				} else { 					break; 				} 			} 			if (k == i - 1) { 				break; 			} 		} 		// print(L); 	} 	return OK; }  int main() { 	int A[] = {1, 3, 5, 7, 9, 12, 10, 8, 6, 4, 2}; 	int n = 6; 	int m = 5;  	SqList L; 	initList(L, n + m);  	for (int i = 0; i < n + m; i++) { 		L.elem[i] = A[i]; 		L.length++; 	}  	print(L); 	reverse(L, n, m); 	// print(L); 	merge(L, n, m); 	print(L); 	return 0; } 

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