使用二进制提升在 C++ 中查找 N 个数字前缀和中第一个大于或等于 X 的元素


在这个问题中,我们给定一个包含 N 个数字的数组 arr[] 和一个整数值 x。我们的任务是创建一个程序,使用二进制提升查找 N 个数字的前缀和中第一个大于或等于 X 的元素

数组元素的前缀和是一个数组,其每个元素都是初始数组中直到该索引的所有元素的总和。

例如 - array[] = {5, 2, 9, 4, 1}

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

让我们举个例子来理解这个问题,

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

解决方案方法

在这里,我们将使用二进制提升的概念来解决问题。二进制提升是将给定数字的值增加 2 的幂(通过翻转位完成),范围从 0 到 N。

我们将考虑类似于提升二叉树的概念,我们将找到“P”索引的初始值。这通过翻转位来增加,确保值不大于 X。现在,我们将考虑连同这个位置“P”一起提升。

为此,我们将开始翻转数字的位,使得第 i 位翻转不会使总和大于 X。现在,我们根据“P”的值有两个情况 -

目标位置要么位于“位置 + 2^i”和“位置 + 2^(i+1)”之间,其中第 i 次提升增加了值。或者,目标位置位于“位置”和“位置 + 2^i”之间。

使用此方法,我们将考虑索引位置。

示例

程序说明我们解决方案的工作原理

#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;
}

输出

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

更新于: 2022-02-01

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