【问题标题】:How can I find a subarray with some contiguous elements randomly in C?如何在 C 中随机找到具有一些连续元素的子数组?
【发布时间】:2018-06-22 05:57:01
【问题描述】:

我有一个包含 100 个元素的数组。数组元素是一组 1 和 0。例如:

Array[100] = {0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,....,1}

我需要找到所有零窗口(间隙)并随机选择其中一个。根据 1 到 20 之间的均匀分布选择间隙的大小(需要)。

 needed = op_dist_load ("uniform_int", 1, 20);

例如如果我们假设 Array[100] 中的其余元素等于 1,如您所见,我有 8 个零窗口(窗口大小 =2)。我需要找到他们。

find_gap_randomly 函数选择 2 个连续的零元素(具有 2 个零元素的子数组意味着我的程序中存在间隙)。不使用随机库,最好是OPNET模拟器,用C语言编写find_gap_randomly(int needed)函数的代码有什么建议吗?

static void find_gap_randomly(int needed)
{
    //The macros “FIN” and “FOUT” are used in OPNET functions to enable the OPNET 
    //debugging kernel to print out function information. 
    FIN(find_rr_gap());
    /* ... */
    FOUT;
}

【问题讨论】:

  • 099 - needed(含)之间选择一个随机索引,查看从该索引开始是否有needed 数量的零。如果没有,则选择另一个随机索引,直到找到匹配项。
  • 谢谢...但是需要的值是固定的(即2),问题是数组中可能有很多零对,我怎样才能找到零对并随机选择其中一个.
  • 我认为这正是 Some 已经回答的问题。
  • 什么是FIN()FOUT。他们在展示您的问题时扮演什么角色?请研究minimal reproducible example 的概念。
  • OPNET函数中使用宏“FIN”和“FOUT”,使OPNET调试内核能够打印出函数信息。

标签: c opnet


【解决方案1】:

如果您仍在努力寻找Array 中的空白,(空白 定义为至少needed 长度的连续零元素的数量) ,那么找到所有间隙的一种简单直接的方法是将长度为needed"sliding-window" 向下移动到数组中,检查窗口内的所有值是否为零。如果它们都为零,则表明您发现了一个间隙,如果没有,则移动到Array 中的下一个索引并重复。

这个概念相当简单,但一张图片可能会有所帮助(或尝试图片)

    +-------+
    |       |  <= window to slide over array
    |       |
    +---+---+---+---+---+---+---+---+...
    | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |   <= array values
    +---+---+---+---+---+---+---+---+...
    0   1   2   3   4   5   6   7   8   <= array indexes
    |       |
    +-------+

上面显示了Array 的前九个元素,以及下面每个元素的相应索引。由于您的needed2,因此您有一个跨越2-elements 的窗口,您将从Array 的开头移动到结尾@ 检查其中的值。这可以通过两个嵌套循环简单地完成,外循环循环 i = needed; i &lt; num_elements; i++,然后内循环从 j = i - needed; j &lt; i; j++ 迭代。

要捕获Array 中的间隙在哪里,请使用第二个数组(我称为gaps),其中包含与Array 相同数量的元素已初始化全部为零。当您在Array 中找到一个区域,其中有needed 个连续元素,您只需增加gaps[j]++; 以将gaps[j] 的值从0 设置为1。 (取决于j范围,如果j 超出范围,您可能需要增加gaps[i-needed]++;

当您从头到尾移动完滑动窗口后,gaps 的每个索引处的值将是 1,其中间隙的开头位于 Array

一个实现滑动窗口的简单函数可以这样写:

/** find_gaps locates each sequence of all zero within 'array' of
 *  at least 'needed' length, the corresponding index within 'gaps'
 *  is incremented to identify the start of each gap, returns the
 *  number of gaps of 'needed' length in 'array'.
 */
int find_gaps (int *gaps, int *arr, int nelem, int needed)
{
    int ngaps = 0;  /* count of gaps found */
    /* add code to validate parameters here */

    memset (gaps, 0, nelem * sizeof *gaps);     /* zero gaps array */
    for (int i = needed; i < nelem; i++) {      /* loop needed to end */
        for (int j = i - needed; j < i; j++) {  /* loop previous needed */
            if (arr[j] != 0)    /* if non-zero value, get next in array */
                goto next;      /* lowly 'goto' works fine here */
        }
        gaps[i-needed]++;   /* increment index in gaps */
        ngaps++;            /* increment no. of gaps found */
      next:;
    }

    return ngaps;   /* return no. of gaps found */
}

注意:内部循环可以替换为memcmp 以检查是否所有字节都设置为零以定位间隙)

通过上面find_gaps 的操作,以图表为指导,确保您准确了解发生了什么。如果没有,请告诉我。

把它放在一个简短的例子中,将needed 作为程序的第一个参数(如果没有给出参数,则默认使用2),您可以执行以下操作:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

/** find_gaps locates each sequence of all zero within 'array' of
 *  at least 'needed' length, the corresponding index within 'gaps'
 *  is incremented to identify the start of each gap, returns the
 *  number of gaps of 'needed' length in 'array'.
 */
int find_gaps (int *gaps, int *arr, int nelem, int needed)
{
    int ngaps = 0;  /* count of gaps found */
    /* add code to validate parameters here */

    memset (gaps, 0, nelem * sizeof *gaps);     /* zero gaps array */
    for (int i = needed; i < nelem; i++) {      /* loop needed to end */
        for (int j = i - needed; j < i; j++) {  /* loop previous needed */
            if (arr[j] != 0)    /* if non-zero value, get next in array */
                goto next;      /* lowly 'goto' works fine here */
        }
        gaps[i-needed]++;   /* increment index in gaps */
        ngaps++;            /* increment no. of gaps found */
      next:;
    }

    return ngaps;   /* return no. of gaps found */
}

int main (int argc, char **argv) {

    int array[] = { 0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,
                    0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,0,0,1 },
        nelem = sizeof array / sizeof *array,   /* number of elements */
        gaps[nelem],    /* a VLA is fine here C99+, otherwise allocate */
        ngaps = 0,      /* no. of gaps found */
        needed = argc > 1 ? strtol (argv[1], NULL, 0) : 2;  /* (default: 2) */

    if (errno) {    /* validate strtol conversion succeeded */
        perror ("strtol-argv[1]");
        return 1;
    }
    /* find the number of gaps, storing beginning index in 'gaps' array */
    ngaps = find_gaps (gaps, array, nelem, needed);

    printf ("gaps found: %d\n", ngaps);         /* output number of gaps */
    for (int i = 0; ngaps && i < nelem; i++)    /* output index of gaps */
        if (gaps[i])
            printf (" gap at array[%2d]\n", i);

    return 0;
}

注意:您应该添加检查以确保needed 小于nelem,但是任何其他验证都留给您作为练习)

使用/输出示例

$ ./bin/findgaps
gaps found: 11
 gap at array[ 0]
 gap at array[ 9]
 gap at array[10]
 gap at array[11]
 gap at array[12]
 gap at array[18]
 gap at array[19]
 gap at array[25]
 gap at array[26]
 gap at array[32]
 gap at array[37]

检查至少 3 个零的间隙:

$ ./bin/findgaps 3
gaps found: 5
 gap at array[ 9]
 gap at array[10]
 gap at array[11]
 gap at array[18]
 gap at array[25]

有几种方法可以解决这个问题,但滑动窗口可能是最直接的方法之一,而且滑动窗口在 C 语言中有很多其他应用程序,因此非常值得将其添加到您的工具箱中.如果您还有其他问题,请告诉我。

【讨论】:

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