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Finding intersection and union of two sets.

系統 2507 0

假設集合A有n個元素,集合B有m個元素,兩個集合取自某個空間(universe)。

1.1, 首先從最naive的辦法開始。對B中元素,挨個測試是不是在A中,交集、并集都是O(m*n),平方級別的算法。

1.2, 將A先排序,O(n*logn),然后,對B中元素,挨個測試是不是在A中,這時可以二分了,O(m*logn),一共是O(n*logn)+O(m*logn)=O((m+n)*logn)。

所以如果m<n的話,對調一下A和B比較好,也就是復雜度是O( (m+n) * log( min(m, n) ) ).

這種思路的本質是,只利用了“A是集合”這個事實,然后對B中元素進行is in A的測試,測試過程需要O(m*logn)的復雜度。

1.3, A、B都排序一下,剩下的工作就和merge-sort很像了,兩個指針交替往前走。最壞情況下,需要max(m, n)次比較。

對于基于sorting的辦法,也許可以再優化?

2.1,既然已經排完序了,那么立刻就知道兩邊元素的范圍了,譬如 A in [a1, a2], B in [b1, b2],根據這個上下界,可以去掉一部分,然后對真正有overlap的部分,進行merge。極端情況下,根據上下界可以去掉絕大部分乃至全部元素。

另一種思路,用hash-table來。

3.1, A構造一個hash-table,O(n)的插入。然后,對B中元素,挨個測試是不是在表中。這次,連二分也不用了,O(m)的測試,一共是O(m + n)。

代價呢?額外的hash-table,O(n)的table(根據hash-table的性質,通常還會更大)。

其他一些思路,可能適用于某些特定場合。

4.1, 倘若元素范圍不大,可以上bitmap(本質上也是hash-table),兩個集合用兩個bitmap表示,交集就是and,并集就是or,太方便了。

4.2, 另外一個可能的解決方案,bloom filter。另開博文吧,參見: http://www.cnblogs.com/qsort/archive/2011/05/06/2039223.html

Finding intersection and union of two sets.


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