题目
小和问题:在随机元素,随机数组大小的数组中,找出左边比右边元素小的所有元素之和。
例如:数组[4,2,5,1,7,3,6] 第一个元素4比2大,不算小和,5比4和2都大,那就是4+2=6;1比4和2和5都小,不算小和;7比前面的都大,那就是上次小和6+4+2+5+1=18;然后3前面比2和1大,那就是18+2+1=21;最后6比4、2、5、1、3都大,结果就是21+4+2+5+1+3=36。那么最后的结果就是36。
解法:使用归并排序来进行求和,在归并的时候把数组分成左右两个,在归并排序进行左右两个数组进行合并排序的时候进行计算。如果左边数组元素N,小于右边数组元素M,那么从右边数组右指针P到右边数组最后R就有(R-P+1)个N,依次累计相加,最后求出最小和。
如果要求逆序对,所谓逆序对就是[4,2],[4,1],[5,1]….., 那么就是左边比右边大,那么有多少个逆序对就是,中间位置mid减去左指针下坐标P1+1个逆序对,也就是(mid-P1+1)个逆序对,把逆序对相加进行返回就是共有多少逆序对。
import java.util.Arrays;
public class SmallSum {
public static int smallSum(int[] arr) {
if (arr == null || arr.length < 2) {
return 0;
}
return mergeSort(arr, 0, arr.length - 1);
}
public static int mergeSort(int[] arr, int L, int R) {
if (R == L) {
return 0;
}
int mid = L + ((R - L) >> 1);
return mergeSort(arr, L, mid) + mergeSort(arr, mid + 1, R) + merge(arr, L, mid, R);
}
public static int merge(int arr[], int L, int mid, int R) {
int help[] = new int[R - L + 1];
int i = 0;
int p1 = L;
int p2 = mid + 1;
int res = 0;
while (p1 <= mid && p2 <= R) {
// 两部分已经排好序,p2后面的数值一样大于p1此时的值
res += arr[p1] < arr[p2] ? (R - p2 + 1) * arr[p1] : 0;
help[i++] = arr[p1] < arr[p2] ? arr[p1++] : arr[p2++];
}
while (p1 <= mid) {
help[i++] = arr[p1++];
}
while (p2 <= R) {
help[i++] = arr[p2++];
}
for (i = 0; i < help.length; i++) {
arr[L + i] = help[i];
}
return res;
}
// 比较函数
public static int comparator(int arr[]) {
if (arr == null || arr.length < 2) {
return 0;
}
int res = 0;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < i; j++) {
res += arr[j] < arr[i] ? arr[j] : 0;
}
}
return res;
}
// 获取随机数组
public static int[] getRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
// 获取 -maxVlaue + 1 ~ maxValue 的值
arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
}
return arr;
}
// 复制数组
public static int[] copyArray(int[] arr) {
if (arr == null) {
return null;
}
int[] book = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
book[i] = arr[i];
}
return book;
}
// 比较
public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
return false;
}
if (arr1 == null && arr2 == null) {
return true;
}
if (arr1.length != arr2.length) {
return false;
}
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
if (arr1[i] != arr2[i]) {
return false;
}
}
return true;
}
// 打印数组
public static void printArray(int arr[]) {
if (arr == null) {
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) {
// 测试次数
int test = 50000;
// 数组长度
int maxSize = 100;
// 最大数值
int maxValue = 100;
boolean flag = true;
for (int i = 0; i < test; i++) {
int arr1[] = getRandomArray(maxSize, maxValue);
// 拷贝比较
int arr2[] = copyArray(arr1);
if (smallSum(arr1) != comparator(arr2)) {
flag = false;
break;
}
}
System.out.println(flag ? "测试正常" : "发生错误");
// 随机测试一组数据
int arr[] = { 4, 2, 5, 1, 7, 3, 6 };
// getRandomArray(maxSize, maxValue);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
int t = smallSum(arr);
System.out.println(t);
}
}