• 关于数据结构,关于算法,关于hash桶算法


           在之前,我都从来不看重数据结构和算法的执行效率,什么时间复杂度和空间复杂度搞得我头晕,但是前几天逄洪江给我出了一道题,在我用两种算法实际比较后发现算法真的很重要。题目大意如下:从一个随机数组中,找出两数相加之和等于5的所有结果。

            当时我想也没想就用嵌套for循环做了出来,但是他让我用一亿个数据和20万范围去测试,结果我的算法直接死机……用十万条数据去计算,也用了十多秒的时间才算完。后来逄洪江给我介绍了hash桶算法,大意是生成20万大小的数组作为桶 ,如果数组中存在某数据,就在桶中同一下标数据变为1,不存在则为0。然后把桶中数据用快速排序轮一遍,相加等于5的数据存入链表中即可。此算法时间复杂度可以达到O(n)的水平。我实现算法后,才测试了一下,同样是一亿数据,20万范围,最快3.7秒全部处理完!这就是算法的力量!

           桶算法主要代码如下://忽略了与之配套的chain.c文件,该文件是链表生成,链表添加,结构设计部分。             

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include "chain.c" //include the chain.c to create chain and list
      4 #define NUMBER_SCOPE 69000
      5 #define ARRAY_SIZE 100000000
      6 #define PLUS_RESULT 5
      7     
      8 int *createArray(long length){
      9     int i;
     10     int *array=(int*)malloc(length*sizeof(int));
     11     srand((int)time(0));
     12     printf("Array:");
     13     for(i = 0;i<length;i++){
     14         array[i]=rand()%NUMBER_SCOPE - (NUMBER_SCOPE)/2;
     15         //printf("%d,",array[i]);
     16     }
     17     return array;
     18 }
     19     
     20 /*
     21 find the max number from a array 
     22 */
     23 int maxNum(int *array,int length){
     24     int i,max;
     25     max = array[0];
     26     for(i = 1;i<length;i++){
     27         if(array[i] > max){
     28             max = array[i];
     29         }
     30     }
     31     return max;
     32 }
     33 /*
     34 find the min number from a array 
     35 */
     36 int minNum(int *array,int length){
     37     int i,min;
     38     min = array[0];
     39     for(i = 1;i<length;i++){
     40         if(array[i] < min){
     41             min = array[i];
     42         }
     43     }
     44     return min;
     45 }
     46 /*
     47 this function to fill barrel ,first parameter is the barrel,second is array
     48 */
     49 int *fillBarrel(int *barrel,int *array){
     50     int i,site;
     51     for(i = 0;i < ARRAY_SIZE;i++){
     52         site = array[i] - barrel[1] + 3;
     53         barrel[site] = 1;
     54     }
     55     return barrel;
     56 }
     57 /*
     58 this function get a barrel array ,return a result chain,
     59 it create by Quick Sort
     60 */
     61 struct chain *createResult(int *barrel){
     62     int l_site,r_site,l_index,r_index;
     63     struct chain *result;
     64     struct list lst;
     65     l_index = 3;
     66     r_index = barrel[0] - 1;
     67     while(l_index < r_index && 1){
     68         if((barrel[l_index] == 1) && (barrel[r_index] == 1)){
     69             l_site = l_index - 3 + barrel[1];
     70             r_site = r_index - 3 + barrel[1];
     71             // printf("\nl_site = %d\tr_site = %d",l_site,r_site);
     72             // printf("\nbarrel[%d] = %d \nbarrel[%d] = %d",l_index,barrel[l_index],r_index,barrel[r_index]);
     73             if((l_site + r_site) == PLUS_RESULT){
     74                 lst.firstNum  = l_site;
     75                 lst.secondNum = r_site;
     76                 /*add in chain*/
     77                 result = addlink(result,lst);
     78                 l_index ++;
     79                 r_index --;
     80             }
     81             else if((l_site + r_site) > PLUS_RESULT){
     82                 r_index--;
     83             }
     84             else{
     85                 l_index++;
     86             }
     87         }else if(barrel[l_index] != 1){
     88             l_index ++;
     89         }
     90         else{
     91             r_index --;
     92         }
     93     }
     94     return result;
     95 }
     96 /*
     97 this function well create a barrel array by the array in the parameters
     98 */
     99 int *createBarrel(int *array,int length){
    100     int min,max,capacity,*barrel,i;
    101     min = minNum(array,length);
    102     max = maxNum(array,length);
    103     capacity = max - min + 4;   //+4,because save capacity,min and max.
    104     barrel = (int*)malloc(capacity*sizeof(int));
    105     for(i = 0;i<capacity;i++){
    106         barrel[i] = 0;
    107     }
    108     barrel[0] = capacity;   //save barrel capacity in barrel[0]
    109     barrel[1] = min;        //save min number in barrel[1]
    110     barrel[2] = max;        //save max number in barrel[2]
    111     return barrel;
    112 }
    113     
    114 /*
    115 this function could display the information about the barrel and the content
    116 */
    117 void showBarrel(int *barrel){
    118     int i;
    119     // for(i = 3;i < barrel[0];i++){
    120     //  printf("%d\t",barrel[i]);
    121     // }
    122     printf("\narray_length = %d\ncapacity = %d\nmin = %d\nmax = %d\n",ARRAY_SIZE,barrel[0],barrel[1],barrel[2]);
    123 }
    124     
    125 main(){
    126     int *array,*barrel;
    127     long length;
    128     struct chain *result;
    129     //int a[] = {1,2,3,4,5,7,7,7,7,0};
    130     printf("======main() begin=======\n");
    131     length = ARRAY_SIZE;
    132     array = createArray(length);
    133     //array = a;
    134     //printf("\n====create array over=======");
    135     barrel = createBarrel(array,length);
    136     //printf("\n====create barrel over=======");
    137     barrel = fillBarrel(barrel,array);
    138     //printf("\n====fill barrel over=======\n");
    139     showBarrel(barrel);
    140     //printf("\n====show barrel over=======\n");
    141     result = create();
    142     //printf("\n====create result over=======\n");
    143     result = createResult(barrel);
    144     printf("\n====computer result over=======\n");
    145     /* the function to display the result chain*/
    146     showChain(result);
    147 }
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