在Python中,找出中位数可以通过以下几种方法实现:
排序法
对列表进行排序,然后根据列表长度是奇数还是偶数来计算中位数。
def median_sort(data):
data.sort()
n = len(data)
if n % 2 == 1:
return data[n // 2]
else:
return (data[n // 2 - 1] + data[n // 2]) / 2
堆排序法
使用两个堆(大顶堆和小顶堆)来维护中位数。大顶堆存放较小的一半数,小顶堆存放较大的一半数。
from heapq import *
class MedianFinder:
def __init__(self):
self.small = [] 大顶堆,存放较小的一半数
self.large = [] 小顶堆,存放较大的一半数
def addNum(self, num: int) -> None:
if len(self.small) >= len(self.large):
heappush(self.large, -heappushpop(self.small, -num))
else:
heappush(self.small, -heappushpop(self.large, num))
def findMedian(self) -> float:
if len(self.small) == len(self.large):
return (-self.small + self.large) / 2
return self.large if len(self.large) > len(self.small) else -self.small
快速选择法
使用快速选择算法找到中位数,该算法基于快速排序的partition过程。
def partition(arr, low, high):
pivot = arr[high]
i = low - 1
for j in range(low, high):
if arr[j] <= pivot:
i += 1
arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
arr[i + 1], arr[high] = arr[high], arr[i + 1]
return i + 1
def quick_select(arr, k):
if len(arr) == 1:
return arr
low, high = 0, len(arr) - 1
while True:
pivot_index = partition(arr, low, high)
if pivot_index == k:
return arr[pivot_index]
elif pivot_index < k:
low = pivot_index + 1
else:
high = pivot_index - 1
def median_quick_select(arr):
n = len(arr)
if n % 2 == 1:
return quick_select(arr, n // 2)
else:
return 0.5 * (quick_select(arr, n // 2 - 1) + quick_select(arr, n // 2))
以上方法都可以用来计算中位数,选择哪一种方法取决于具体的应用场景和对效率的要求。如果需要实时计算中位数,堆排序法是一个较好的选择,因为它的时间复杂度为O(log n)。如果数据量不是特别大,排序法也是一个简单有效的解决方案。快速选择法可以在平均情况下达到O(n)的时间复杂度。
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