c++代码：关于排序搜索测试样本

Question

我正在为 testdome https://www.testdome.com/for-developers/solve-question/9880 中给出的测试样本写答案

问题是关于排序搜索的： 实现函数 countNumbers，它接受整数的排序向量并计算小于参数 lessThan 的向量元素的数量。

例如，对于包含 { 1, 3, 5, 7 } 的向量 v，SortedSearch::countNumbers(v, 4) 应该返回 2，因为有两个向量元素小于 4。

我修改代码如下，但测试结果显示有两个失败： 1）sortedVector包含lessThan时的性能测试：超过时间限制 2）sortedVector不包含lessThan时的性能测试：超过时间限制

您能帮忙更新我的代码以解决问题吗？

#include <vector>
#include <stdexcept>
#include <iostream>

class SortedSearch
{
public:
    static int countNumbers(const std::vector<int>& sortedVector, int lessThan)
    {
        int a = 0;
        for (size_t i=0; i<sortedVector.size(); i++)
        {
            if (sortedVector[i]<lessThan)
            {
                a++;
            }
        }
        return a;
    }
};

#ifndef RunTests
int main()
{
    std::vector<int> v { 1, 3, 5, 7 };
    std::cout << SortedSearch::countNumbers(v, 4);
}
#endif

Answer 1

您可以利用对数据进行排序这一事实在对数时间内找到答案。 C++ 标准库有一个算法来完成这个任务。

使用std::lower_bound 查找大于或等于您的目标值的第一个元素。然后调用std::distance返回从容器开始到上一步找到的位置的元素计数。

#include <algorithm>
#include <iterator>

class SortedSearch
{
public:
    static int countNumbers(const std::vector<int>& sortedVector, int lessThan)
    {
        // get an iterator to the first element >= lessThan
        auto itr = std::lower_bound(std::begin(sortedVector), std::end(sortedVector), lessThan); // O(log n)

        // return the distance between two iterators
        return std::distance(std::begin(sortedVector), itr); // O(1)
    }
};

Answer 2

尝试使用更快的方法。使用 binary_search 查找小于给定元素的最后一个元素。

Answer 3

实际上已经在 Wiki: Binary Search algorithm 中实现了。 在“寻找最左边元素的过程”中寻找解释和实现。

这是我的答案：

#include <vector>
#include <stdexcept>
#include <iostream>

class SortedSearch
{
public:
    static int countNumbers(const std::vector<int>& sortedVector, int lessThan)
    {
        int lower, upper, middle;

        lower = 0;
        upper = sortedVector.size();

        // do a binary search
        while(lower < upper)
        {
            middle = (lower + upper) / 2;

            if (sortedVector[middle] < lessThan)
            {
                lower = middle + 1;
            }
            else
            {
                upper = middle;
            }
        } 

        return lower;
        //throw std::logic_error("Waiting to be implemented");
    }
};

#ifndef RunTests
int main()
{
    std::vector<int> v { 1, 3, 5, 7 };
    std::cout << SortedSearch::countNumbers(v, 4);
}
#endif

你会得到 4/4。

Answer 4

使用向量已排序这一事实可以通过不查看整个向量来帮助加快代码速度。

If (sortedVector[i]>=lessthan)
{
     return a;
}

当您遇到大于小于的元素时，这将终止您的循环，并为您节省不必要的迭代。对于您给定的 main，它只会经历 2 次迭代而不是 4 次。

虽然这并没有专门解决上述问题，但看看它是否可以通过测试用例为您提供足够的性能提升以通过它们。这也将使每次运行的最坏情况性能 O(n) 而不是 O(n)