C语言将数组中元素的数排序输出的相关问题解决
问题描述:输入一个正整数数组,将它们连接起来排成一个数,输出能排出的所有数字中最小的一个。例如输入数组{32, 321},则输出这两个能排成的最小数字32132。请给出解决问题的算法,并证明该算法。
思路:先将整数数组转为字符串数组,然后字符串数组进行排序,最后依次输出字符串数组即可。这里注意的是字符串的比较函数需要重新定义,不是比较a和b,而是比较ab与ba。如果ab<ba,则a<b;如果ab>ba,则a>b;如果ab=ba,则a=b。比较函数的定义是本解决方案的关键。
证明:为什么这样排个序就可以了呢?简单证明一下。根据算法,如果a<b,那么a排在b前面,否则b排在a前面。可利用反证法,假设排成的最小数字为xxxxxx,并且至少存在一对字符串满足这个关系:a>b,但是在组成的数字中a排在b前面。根据a和b出现的位置,分三种情况考虑:
(1)xxxxab,用ba代替ab可以得到xxxxba,这个数字是小于xxxxab,与假设矛盾。因此排成的最小数字中,不存在上述假设的关系。
(2)abxxxx,用ba代替ab可以得到baxxxx,这个数字是小于abxxxx,与假设矛盾。因此排成的最小数字中,不存在上述假设的关系。
(3)axxxxb,这一步证明麻烦了一点。可以将中间部分看成一个整体ayb,则有ay<ya,yb<by成立。将ay和by表示成10进制数字形式,则有下述关系式,这里a,y,b的位数分别为n,m,k。
关系1:ay<ya=>a*10^m+y<y*10^n+a=>a*10^m-a<y*10^n-y=>a(10^m-1)/(10^n-1)<y
关系2:yb<by=>y*10^k+b<b*10^m+y=>y*10^k-y<b*10^m-b=>y<b(10^m-1)/(10^k-1)
关系3:a(10^m-1)/(10^n-1)<y<b(10^m-1)/(10^k-1) =>a/(10^n-1)<b/(10^k-1)=>a*10^k-a<b*10^n-b=>a*10^k+b<b*10^n+a=>a<b
这与假设a>b矛盾。因此排成的最小数字中,不存在上述假设的关系。
综上所述,得出假设不成立,从而得出结论:对于排成的最小数字,不存在满足下述关系的一对字符串:a>b,但是在组成的数字中a出现在b的前面。从而得出算法是正确的。
参考代码:
//重新定义比较函数对象 structcompare { booloperator()(conststring&src1,conststring&src2) { strings1=src1+src2; strings2=src2+src1; returns1<s2;//升序排列,如果改为s1>s2则为逆序排列 } }; //函数功能:把数组排成最小的数 //函数参数:pArray为数组,num为数组元素个数 //返回值:无 voidComArrayMin(int*pArray,intnum) { inti; string*pStrArray=newstring[num]; for(i=0;i<num;i++)//将数字转换为字符串 { stringstreamstream; stream<<pArray[i]; stream>>pStrArray[i]; } sort(pStrArray,pStrArray+num,compare());//字符串数组排序 for(i=0;i<num;i++)//打印字符串数组 cout<<pStrArray[i]; cout<<endl; delete[]pStrArray; }