对顶堆(动态维护中位数)

给定序列长度n,每输入奇数个数,求其中位数一次,最后输出所有中位数。

一道例题:poj:3784 

分析:对顶堆做法,开两个堆,大根堆与小根堆,其中大根堆用来存排序后排名为1~n/2的数,小根堆用来存n/2+1~n的数。

那么维护好这两个堆,每次查询中位数只需要访问小根堆的堆顶即是中位数。

大根堆堆中的数字一定全部小于堆顶,小根堆堆中的数字一定全部大于等于堆顶,相当于排序后序列前一半的数字在大根堆,后一半在小根堆。

那么如何维护呢,我们需要解决两个问题:一是如何插入元素,向哪个堆插入;而是当某一个堆中的元素过多时,需要弹出元素,将其放入另一个堆中。

首先解决1:选择小根堆的堆顶元素作为分界点,比他小的元素都放到大根堆,比他大的放到小根堆。

其次解决2::我们设q1,q2分别为大根堆,小根堆,n1,n2为大根堆元素个数,n2位小根堆元素个数,总元素个数为n。

那么不需要调整的情况:n2=n1+1;

    2.1:当n1>n2时 序列超过一半的元素在大根堆中,n2<floor(n*1.0/2),那么此时排名在最中间的元素一定不在小根堆中,此时小根堆的堆顶元素不是中位数,故将大根堆的堆顶插入小根堆中。(参考序列 9 8 7 6 5 4)

    2.2:当n2-n1==3时 将小根堆堆顶插入大根堆,相当于平衡树失衡时的调整,(参考序列 1 2 3 4 5 6)。

上代码:


//大根堆存放排名1~m/2的元素,小根堆存放排名为m/2+1~m的元素;
priority_queue<int>q1;//大根堆;
priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >q2;//小根堆;
int fen;//分界点;
int n1,n2;//大根堆,小根堆的元素个数;
vector<int>v;//存结果;

void init(){
    while(!q1.empty()) q1.pop();
    while(!q2.empty()) q2.pop();
    v.clear();
    n1=0,n2=0;
    fen=0;
}

void pushdown(){
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int x;
    scanf("%d",&x);
    fen=x;
    q2.push(x);
    v.push_back(x);
    for(int i=2;i<=n;++i){
        scanf("%d",&x);
        if(x>=fen){
            q2.push(x);
            ++n2;
        }
        else{
            q1.push(x);
            ++n1;
        }

        /*----------调整----------*/
        if(n1>n2){
            fen=q1.top();
            q1.pop();
            q2.push(fen);
            --n1;
            ++n2;
        }
        else if(n2-n1==3){
            q1.push(q2.top());
            ++n1;
            --n2;
            q2.pop();
            fen=q2.top();
        }

        if(i&1) v.push_back(q2.top());
    }

}

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