C++二分查找算法:包含每个查询的最小区间

简介: C++二分查找算法:包含每个查询的最小区间

题目

给你一个二维整数数组 intervals ,其中 intervals[i] = [lefti, righti] 表示第 i 个区间开始于 lefti 、结束于 righti(包含两侧取值,闭区间)。区间的 长度 定义为区间中包含的整数数目,更正式地表达是 righti - lefti + 1 。

再给你一个整数数组 queries 。第 j 个查询的答案是满足 lefti <= queries[j] <= righti 的 长度最小区间 i 的长度 。如果不存在这样的区间,那么答案是 -1 。

以数组形式返回对应查询的所有答案。

示例 1:

输入:intervals = [[1,4],[2,4],[3,6],[4,4]], queries = [2,3,4,5]

输出:[3,3,1,4]

解释:查询处理如下:

  • Query = 2 :区间 [2,4] 是包含 2 的最小区间,答案为 4 - 2 + 1 = 3 。
  • Query = 3 :区间 [2,4] 是包含 3 的最小区间,答案为 4 - 2 + 1 = 3 。
  • Query = 4 :区间 [4,4] 是包含 4 的最小区间,答案为 4 - 4 + 1 = 1 。
  • Query = 5 :区间 [3,6] 是包含 5 的最小区间,答案为 6 - 3 + 1 = 4 。
    示例 2:

输入:intervals = [[2,3],[2,5],[1,8],[20,25]], queries = [2,19,5,22]

输出:[2,-1,4,6]

解释:查询处理如下:

  • Query = 2 :区间 [2,3] 是包含 2 的最小区间,答案为 3 - 2 + 1 = 2 。
  • Query = 19:不存在包含 19 的区间,答案为 -1 。
  • Query = 5 :区间 [2,5] 是包含 5 的最小区间,答案为 5 - 2 + 1 = 4 。
  • Query = 22:区间 [20,25] 是包含 22 的最小区间,答案为 25 - 20 + 1 = 6 。
    参数范围
    1 <= intervals.length <= 105
    1 <= queries.length <= 105
    intervals[i].length == 2
    1 <= lefti <= righti <= 107
    1 <= queries[j] <= 107

代码

核心代码

class Solution {
public:
vector minInterval(vector& intervals, vector& queries) {
m_c = queries.size();
std::multimap  mBeginLen, mEndLen;
for (const auto& v : intervals)
{
const int len = v[1] - v[0] + 1;
mBeginLen.emplace(v[0], len);
}
vector indexs(m_c);
iota(indexs.begin(), indexs.end(), 0);
sort(indexs.begin(), indexs.end(), [&](const int& i1, const int& i2) {return queries[i1] < queries[i2]; });
auto it1 = mBeginLen.begin();
std::multiset setLen;
vector vRet(m_c);
for (const auto& i : indexs)
{
while ((it1 != mBeginLen.end()) && (it1->first <= queries[i]))
{
setLen.emplace(it1->second);
mEndLen.emplace(it1->first + it1->second - 1, it1->second);
it1++;
}
while (mEndLen.size() && (mEndLen.begin()->first < queries[i]))
{
setLen.erase(setLen.find(mEndLen.begin()->second));
mEndLen.erase(mEndLen.begin());
}
vRet[i] = setLen.size() ? *setLen.begin() : -1;
}
return vRet;
}
int m_c;
};

测试用例

template
void Assert(const vector& v1, const vector& v2)
{
if (v1.size() != v2.size())
{
assert(false);
return;
}
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
assert(v1[i] == v2[i]);
}
}
template
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{
assert(t1 == t2);
}
int main()
{
vector intervals;
vector queries, res;
{
intervals = { {1,4},{2,4},{3,6},{4,4} };
queries = { 2,3,4,5 };
Solution slu;
auto res = slu.minInterval(intervals, queries);
Assert(vector{ 3,3,1,4 }, res);
}
{
intervals = { {2,3},{2,5},{1,8},{20,25} };
queries = { 2,19,5,22 };
Solution slu;
auto res = slu.minInterval(intervals, queries);
Assert(vector{2, -1, 4, 6}, res);
}
//CConsole::Out(res);
}

二分查找

class Solution {
public:
  vector<int> minInterval(vector<vector<int>>& intervals, vector<int>& queries) {
    std::map<int,vector<int>> mBeginEndToLen;
    m_c = queries.size();   
    for (const auto& v : intervals)
    {
      const int len = v[1] - v[0] + 1;
      mBeginEndToLen[v[0]].emplace_back(len);
      mBeginEndToLen[v[1] + 1].emplace_back(-len);
    }
    std::multiset<int> setLen;
    std::map<int, int> mPosLen;
    mPosLen[-1] = -1;
    for (const auto& [pos, v] : mBeginEndToLen)
    {
      for (const auto& n : v)
      {
        if (n > 0)
        {
          setLen.emplace(n);
        }
        else
        {
          setLen.erase(setLen.find(-n));
        }
      }
      mPosLen[pos] = setLen.size() ? *setLen.begin() : -1;
    }
    vector<int> vRet;
    for (const auto& i : queries)
    {
      auto it = mPosLen.upper_bound(i);
      vRet.emplace_back(std::prev(it)->second);
    }
    return vRet;
  }
  int m_c;
};

2023年3月代码

template
bool SortVecVec(const vector& v1, const vector& v2)
{
return v1[ArrIndex] < v2[ArrIndex];
};
class Solution {
public:
vector minInterval(vector& intervals, vector& queries) {
vector indexs;
for (int i = 0; i < queries.size(); i++)
{
indexs.emplace_back(i);
}
std::sort(indexs.begin(), indexs.end(), [&queries](const int& i1, const int& i2)
{
return queries[i1] < queries[i2];
});
std::sort(intervals.begin(), intervals.end(), SortVecVec<0>);
std::mapunordered_set> mLenEnd, mEndLen;
int j = 0;
vector vRet(indexs.size());
for (int i1 = 0; i1 < indexs.size(); i1++)
{
const int i = indexs[i1];
const int& q = queries[i];
//删除末端小于当前查询的区间
while (mEndLen.size() && (mEndLen.begin()->first < q))
{
const int iEnd = mEndLen.begin()->first;
for (const auto& len : mEndLen.begin()->second)
{
mLenEnd[len].erase(iEnd);
if (0 == mLenEnd[len].size())
{
mLenEnd.erase(len);
}
}
mEndLen.erase(iEnd);
}
//增加首端小于等于q,末端大于等于q
while ((j < intervals.size()) && (intervals[j][0] <= q))
{
if (intervals[j][1] >= q)
{
const int end = intervals[j][1];
const int len = end - intervals[j][0] + 1;
mLenEnd[len].insert(end);
mEndLen[end].insert(len);
}
j++;
}
vRet[i] = (mLenEnd.size() ? mLenEnd.begin()->first : -1);
}
return vRet;
}
};

优化第一版

将intervals排序后,可以省略mBeginLen。mEndLen和setLen可以合并成mLenEnd。当end小于当前查询值时,不必马上从mLenEnd删除,获取最小长度的时候,再删除。术语叫:延迟删除,如果用优先队列则必须用此技巧。

class Solution {
public:
  vector<int> minInterval(vector<vector<int>>& intervals, vector<int>& queries) {
    m_c = queries.size();
    vector<int> indexs(m_c);
    iota(indexs.begin(), indexs.end(), 0);
    sort(indexs.begin(), indexs.end(), [&](const int& i1, const int& i2) {return queries[i1] < queries[i2]; });
    sort(intervals.begin(), intervals.end(), [&](const auto& v1, const auto& v2) {return v1[0] < v2[0]; });
    std::multimap<int, int> mLenEnd;
    vector<int> vRet(m_c);
    int left = 0;
    for (const auto& i : indexs)
    {
      while ((left < intervals.size()) && (intervals[left][0] <= queries[i]))
      {
        mLenEnd.emplace(intervals[left][1]- intervals[left][0]+1, intervals[left][1]);
        left++;
      }
      while (mLenEnd.size() && (mLenEnd.begin()->second < queries[i]))
      {
        mLenEnd.erase(mLenEnd.begin());
      }
      vRet[i] = mLenEnd.size() ? mLenEnd.begin()->first : -1;
    }
    return vRet;
  }
  int m_c;
};

扩展阅读

视频课程

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相关下载

想高屋建瓴的学习算法,请下载《喜缺全书算法册》doc版

https://download.csdn.net/download/he_zhidan/88348653

测试环境

操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17

或者 操作系统:win10 开发环境:

VS2022 C++17



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