如何在 O(logn) 时间内找到 5 个排序列表的中位数?

发布于 2024-12-31 21:55:08 字数 657 浏览 0 评论 0 原文

问题是:

有 5 个排序列表 A、B、C、D、E,其长度 n 相同。问题是找到一种算法,可以在 O(logn) 时间内对这 5 个列表求中值。我正在考虑一个总体想法,但我无法弄清楚它所需的确切复杂性。

假设A、B、C、D、E的中位数为a、b、c、d、e。我们有a。显然,我可以扔掉数组 A 的前半部分和数组 E 的后半部分。现在我有 5 个新数组:B、C、D 保持不变,每个都有 n 个数字; A' 和 E' 各还剩下 n/2 个数字。然后,我将 A' 和 E' 的中位数计算为 a' 和 e',并将它们与 b、c、d 进行比较。如果 5 个中位数的新顺序是 a',那么我会遍历 a' 的前半部分(n/4 个数字)和最后一个 n/数组 D 的 4 个数字,因为我们需要扔掉最终中位数两边相等的数字。这个过程继续下去……

我有一种感觉,算法是O(logn)。但我不知道确切的证据。在第一个 logn 步骤中,我们肯定可以将候选数字减少到 3n,将 5 个列表的所有剩余数字相加。第一次我们踢出 n 个数字,第二次至少踢出 n/2 个数字,第三次踢出 n/4 个数字,依此类推。但是,我不知道在得到剩余的3n个数字后如何分析。

这个算法真的能给我 O(logn) 吗?

Here is the question:

There are 5 sorted list A,B,C,D,E, which has the same length n. The question is to find an algorithm that can median of this 5 list in O(logn) time. I am thinking of a general idea but I could not figure out the exact complexity it takes.

Assume the median of A,B,C,D,E is a,b,c,d,e. And we have a<b<c<d<e. It is obvious that I could throw away the first half of array A and the last half of array E. Now I have 5 new arrays: B,C,D stay the same, each has n numbers; A' and E' each has n/2 numbers left. I then compute the median of A' and E' as a' and e', compare them to b,c,d. If the new order of 5 medians is a'<b<e'<c<d, then I through away the first half of a' (n/4 numbers) and the last n/4 numbers of array D, because we need to throw away equal numbers on both sides of the final median. The process continue...

I have a kind of feeling that the algorithm is O(logn). But I don't know the exact proof. In the first logn steps, we can surely reduce the candidate numbers to 3n, adding up all the remaining numbers of the 5 lists. The first time we kick out n numbers, the second time at least n/2 numbers, the third time n/4 numbers and so on. However, I don't know how to analysis after I get 3n remaining numbers.

Can this algorithm actually give me O(logn)?

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评论(1

仅此而已 2025-01-07 21:55:08

是的,确实可以。只要看一下这些陈述,

  • 只有我们有一个列表才能得到最终结果。除非我们至少有两个列表,否则我们不能谈论这个。
  • 算法的每一步我们都会将列表削减一半。如果列表中只有一个元素,我们将删除整个列表。
  • 让我们数一下,删除列表需要多少步。第一次删除时,我们将删除 n/2 个项目,第二次删除 n/4 个项目,依此类推,直到最后删除列表时只剩下一个元素。它将需要 log(n) 次操作(不知道它是否真的是 log(n) 还是 log(n)+1 但在这两种情况下都是 O(log(n)) )。
  • 因此,我们需要消除5个列表(在最后一个列表中查找中值的操作可以推广为减少列表的操作)。消除其中一个需要 O(log(n)) 时间,因此我们也会在 O(log(n)) 中完成所有操作,因为 5 是常数。

Yes, it actually can. Just look at those statements

  • We can get final result only if we have one list. Unless we have at least two lists, we can't speak about this.
  • Every step of algorithm we're cutting by half two of lists. If there is only one element in list, we're deleting whole list.
  • Let's count, how many steps take it to delete the list. On first deletion we'll delete n/2 items, an second - n/4 and so on till one element left, when we're finally deleting the list. It will take about log(n) operations (don't know if it's really log(n) or log(n)+1 but in both cases it is O(log(n)) ).
  • So, we need to eliminate 5 lists (operation of finding median in last list can be generalized to operation of reducing lists). It takes O(log(n)) to eliminate one of them, so we'll do all the stuff also in O(log(n)), cause 5 is constant.
~没有更多了~
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