如何将 lower_bound 应用于一系列未排序的向量元素？

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何将 lower_bound 应用于一系列未排序的向量元素？

【英文标题】：How do i apply lower_bound to a range of unsorted vector elements?

【发布时间】：2020-10-01 06:54:49

【问题描述】：

我有一个整数向量scores = 10, 23, 29, 77, 8, 43, 56, 3 连同一个号码predict = 42 和start index = 2

我正在搜索两个数字，（大于和小于）接近predict = 42，在start index = 2 和end index = 7 的范围内

scores = 10, 23, 29, 77, 8, 43, 56, 3 （仅在 i=2 到 i=7 范围内搜索）

所以，29 比 predict=42 少一点

而且，43 比预测的 42 多一点

我如何获得这些数字？

示例代码：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() 
    vector<int> scores = 10, 23, 29, 77, 8, 43, 56, 3; //Unsorted
    int predict = 42;
    int startFromIndex = 2;
    
    int littleLessThanPredict; // = 29
    int littleMoreThanPredict; // = 43
    
    //lower_bound
    //upper_bound
    
    return 0;

鉴于这种情况，

如何在未排序的范围内使用std::lower_bound 和std::upper_bound 函数？ 如何临时对向量的一部分进行排序并应用我的自定义函数？ 有没有办法结合std::min_element和std::lower_bound函数来获得想要的结果？

【问题讨论】：

也许任务是让你自己想出一个算法？任务的要求和限制是什么？你从哪里得到的任务？你有没有和你的教授/老师/助教谈过这个（如果是学校作业）？

不是学校作业，它是一个控制台/文本游戏，而且，我正在尝试在其中一个步骤中实现此功能。我无法弄清楚 lambda 函数或异地排序算法的语法

我不明白你为什么需要lower/upper_bound。你不能只 for 循环从start index 开始并以end index 结束，如果你发现一个低于predict 的数字，你把它保存在littleLessThanPredict，如果它更大，你把它保存在littleMoreThanPredict。然后继续，如果你找到一个大于littleLessThanPredict但小于predict的数字，你更新littleLessThanPredict，如果你找到一个小于littleMoreThanPredict但大于predict的数字，你更新littleMoreThanPredict。跨度>

如果对分数进行了排序，lower_bound(scores.begin(), scores.end(), 42) 将返回一个指向 43 而不是 29 的迭代器

【参考方案1】：

如何在未排序的范围内使用 std::lower_bound 和 std::upper_bound 函数？

不，他们希望根据 value 对范围进行分区（所有小于 value 的条目必须在所有大于的条目之前）。 https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/lower_bound

如何临时对向量的一部分进行排序并应用我的自定义函数？

如果您正在处理数字，也许最​​简单的方法是创建向量的副本并对其进行排序。这是 O(NlogN) 复杂度。

您也可以通过自己实现 lower_bound 来获得良好的性能（这将是 O(N)）。

经验法则：如果您的数组通常很短（

有没有办法结合 std::min_element 和 std::lower_bound 函数来获得想要的结果？

不是真的。

【讨论】：

如果它是一个非常大的数组？我在这里寻找性能

@PersistentCache 在这种情况下，您需要自己实现 lower_bound 。这是一个 for 循环，您可以在其中查找大于目标值的最小元素。

@PersistentCache “非常大”是相对的。你谈论成千上万的元素吗？几万？数十万？对于数以千计的元素，现代计算机的速度足够快，可以处理甚至相当无效的算法。更不用说对于主机游戏，大部分时间都是程序处于空闲状态并等待用户输入。

@PersistentCache 分析您的代码也是一个好习惯。与从中获得最佳性能相比，从长远来看，可能还有其他热点会产生更大的影响。

理想情况下，15,000 个元素的向量大小应该可以。

【参考方案2】：

为什么需要对数组进行排序？这将给出 O(N.ln(N)) 算法复杂度。

您可以在 O(N) 中结合未排序数组中的上限和下限研究来执行您的算法：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <climits>

using namespace std;

pair<int, int> nearestNumbers(const vector<int> &scores, int predict, int start) 
    int nearestLower = INT_MIN;
    int nearestUpper = INT_MAX;

    for (size_t i = start; i < scores.size(); i++) 
        int value = scores[i];
        if (value <= predict && value > nearestLower)
            nearestLower = value;
        else if (value >= predict && value < nearestUpper)
            nearestUpper = value;
    

    return pair<int, int>(nearestLower, nearestUpper);


int main() 
    vector<int> scores = 10, 23, 29, 77, 8, 43, 56, 3;
    int predict = 42;
    int start = 2;

    pair<int, int> results = nearestNumbers(scores, predict, start);
    cout << results.first << " " << results.second;

    return 0;

【参考方案3】：

如果分数数组很小（对于某些未指定的“小”值），则无需对分数进行排序。

如果我没有正确阅读问题，您正在寻找小于predict 的最大值和大于predict 的最小值。那就这样做吧：

int lower = INT_MAX;
int upper = INT_MIN;
for (int i = start; i <= end; ++i) 
    if (scores[i] < predict)
        lower = std::max(lower, scores[i]);
    else
        upper = std::min(upper, scores[i]);

请注意，如果其中一个分数等于predict，则此代码将该值放入upper。如果这不是您想要的，则需要相应地调整代码。