使用二進位制提升在 C++ 中查詢 N 個數字字首和中第一個大於或等於 X 的元素


在這個問題中,我們給定一個包含 N 個數字的陣列 arr[] 和一個整數值 x。我們的任務是建立一個程式,使用二進位制提升查詢 N 個數字的字首和中第一個大於或等於 X 的元素

陣列元素的字首和是一個數組,其每個元素都是初始陣列中直到該索引的所有元素的總和。

例如 - array[] = {5, 2, 9, 4, 1}

prefixSumArray[] = {5, 7, 16, 20, 21}

讓我們舉個例子來理解這個問題,

Input: arr[] = {5, 2, 9, 4, 1}, X = 19
Output: 3

解決方案方法

在這裡,我們將使用二進位制提升的概念來解決問題。二進位制提升是將給定數字的值增加 2 的冪(透過翻轉位完成),範圍從 0 到 N。

我們將考慮類似於提升二叉樹的概念,我們將找到“P”索引的初始值。這透過翻轉位來增加,確保值不大於 X。現在,我們將考慮連同這個位置“P”一起提升。

為此,我們將開始翻轉數字的位,使得第 i 位翻轉不會使總和大於 X。現在,我們根據“P”的值有兩個情況 -

目標位置要麼位於“位置 + 2^i”和“位置 + 2^(i+1)”之間,其中第 i 次提升增加了值。或者,目標位置位於“位置”和“位置 + 2^i”之間。

使用此方法,我們將考慮索引位置。

示例

程式說明我們解決方案的工作原理

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
void generatePrefixSum(int arr[], int prefSum[], int n){
   prefSum[0] = arr[0];
   for (int i = 1; i < n; i++)
      prefSum[i] = prefSum[i - 1] + arr[i];
}
int findPreSumIndexBL(int prefSum[], int n, int x){
   int P = 0;
   int LOGN = log2(n);
   if (x <= prefSum[0])
      return 0;
   for (int i = LOGN; i >= 0; i--) {
      if (P + (1 << i) < n &&
         prefSum[P + (1 << i)] < x) {
         P += (1 << i);
      }
   }
   return P + 1;
}
int main(){
   int arr[] = { 5, 2, 9, 4, 1 };
   int X = 19;
   int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
   int prefSum[n] = { 0 };
   generatePrefixSum(arr, prefSum, n);
   cout<<"The index of first elements of the array greater than the given number is ";
   cout<<findPreSumIndexBL(prefSum, n, X);
   return 0;
}

輸出

The index of first elements of the array greater than the given number is 3

更新於: 2022-02-01

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