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逐层探秘:揭秘华为OD机考统一考试机试C卷「找朋友」难题

后端

找朋友:华为机考难题的算法剖析

简介

华为OD机考统一考试机试C卷中的「找朋友」难题是一个经典算法问题,考察考生对数据结构、算法和编程语言的掌握程度。本文将深入剖析此难题,为你提供分步指南,让你自信应对类似问题。

题目概述

给定N个小朋友的身高,每个小朋友都可以看到身高比自己高的第一个小朋友,那么这个小朋友就是他的好朋友。你需要找到每个小朋友的好朋友。

算法设计

解决此难题的关键在于高效地找到每个小朋友的好朋友。我们将采用「双指针」算法:

  1. 初始化两个指针 :left指向当前小朋友,right指向其后的第一个小朋友。
  2. 遍历小朋友队列
    • 如果right指向的小朋友比left指向的小朋友高,则将left指向的小朋友的好朋友设为right,并移动left指针到right位置。
    • 否则,将right指针后移一位。
  3. 处理剩余小朋友 :对于没有找到好朋友的小朋友,将他们的好朋友设为-1。

代码示例

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    // 获取小朋友数量和身高
    int N;
    cin >> N;
    vector<int> height(N);
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        cin >> height[i];
    }

    // 初始化双指针
    int left = 0, right = 1;

    // 遍历小朋友队列
    while (right < N) {
        if (height[right] > height[left]) {
            friends[left] = right;
            left = right;
        }
        right++;
    }

    // 处理剩余小朋友
    for (int i = left + 1; i < N; i++) {
        friends[i] = -1;
    }

    // 输出结果
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        cout << friends[i] << " ";
    }

    return 0;
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中N是小朋友的数量。
  • 空间复杂度:O(N),其中N是小朋友的数量。

扩展与应用

「找朋友」问题在实际场景中有着广泛应用,包括:

  • 资源分配 :将资源视为小朋友,将需求视为身高,可高效分配资源。
  • 任务调度 :将任务视为小朋友,将优先级视为身高,可高效调度任务。
  • 网络路由 :将网络节点视为小朋友,将带宽视为身高,可找到满足带宽要求的路径。

总结

「找朋友」难题考察考生的算法思维和编程能力。通过理解双指针算法的原理,你不仅能解决此难题,还能掌握解决类似问题的技巧,为未来的技术挑战做好准备。

常见问题解答

1. 如何优化代码性能?

  • 使用更快的数组访问方式,例如直接访问元素。
  • 优化循环结构,减少不必要的比较。

2. 双指针算法适用于哪些其他问题?

  • 求最大连续子数组和
  • 判断回文字符串
  • 求无序数组中的最大最小值

3. 如何处理重复身高的情形?

  • 使用哈希表记录相同身高的小朋友。
  • 对相同身高的连续小朋友进行特殊处理,确保每个小朋友都有一个好朋友。

4. 算法是否可以适用于负数高度?

  • 算法需要修改,以处理负数高度,可以通过转换身高值或使用不同的比较函数。

5. 算法是否可以用其他数据结构实现?

  • 是的,可以使用树或堆等数据结构实现,但双指针算法通常是效率最高的。