Machen Sie alle Array-Elemente mit minimalen Kosten gleich
Gegeben ist ein Array mit einer Größe N Die Aufgabe besteht darin, den Wert aller Elemente gleich zu machen minimale Kosten . Die Kosten für die Änderung eines Werts von x nach y betragen abs(x - y).
Beispiele:
Eingang: arr[] = [1 100 101]
Ausgabe : 100
Erläuterung: Wir können alle Werte mit minimalen Kosten auf 100 ändern
|1 - 100| + |100 - 100| + |101 - 100| = 100Eingang : arr[] = [4 6]
Ausgabe : 2
Erläuterung: Wir können alle Werte mit minimalen Kosten auf 5 ändern
|4 - 5| + |5 - 6| = 2Eingang: arr[] = [5 5 5 5]
Ausgabe:
Erläuterung: Alle Werte sind bereits gleich.
[Naiver Ansatz] Verwendung von 2 verschachtelten Schleifen – O(n^2) Zeit und O(1) Raum
C++Bitte beachten Sie, dass unsere Antwort immer einer der Array-Werte sein kann. Selbst im zweiten Beispiel oben können wir alternativ beide zu 4 oder beide zu 6 zum gleichen Preis herstellen.
Die Idee besteht darin, jeden Wert im Array als potenziellen Zielwert zu betrachten und dann die Gesamtkosten für die Konvertierung aller anderen Elemente in diesen Zielwert zu berechnen. Indem wir alle möglichen Zielwerte überprüfen, können wir denjenigen finden, der zu den minimalen Gesamtkosten für die Konvertierung führt.
// C++ program to Make all array // elements equal with minimum cost #include using namespace std ; // Function which finds the minimum // cost to make array elements equal int minCost ( vector < int > & arr ) { int n = arr . size (); int ans = INT_MAX ; // Try each element as the target value for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { int currentCost = 0 ; // Calculate cost of making all // elements equal to arr[i] for ( int j = 0 ; j < n ; j ++ ) { currentCost += abs ( arr [ j ] - arr [ i ]); } // Update minimum cost if current cost is lower ans = min ( ans currentCost ); } return ans ; } int main () { vector < int > arr = { 1 100 101 }; cout < < minCost ( arr ) < < endl ; return 0 ; }
Java // Java program to Make all array // elements equal with minimum cost import java.util.* ; class GfG { // Function which finds the minimum // cost to make array elements equal static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . length ; int ans = Integer . MAX_VALUE ; // Try each element as the target value for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { int currentCost = 0 ; // Calculate cost of making all // elements equal to arr[i] for ( int j = 0 ; j < n ; j ++ ) { currentCost += Math . abs ( arr [ j ] - arr [ i ] ); } // Update minimum cost if current cost is lower ans = Math . min ( ans currentCost ); } return ans ; } public static void main ( String [] args ) { int [] arr = { 1 100 101 }; System . out . println ( minCost ( arr )); } }
Python # Python program to Make all array # elements equal with minimum cost # Function which finds the minimum # cost to make array elements equal def minCost ( arr ): n = len ( arr ) ans = float ( 'inf' ) # Try each element as the target value for i in range ( n ): currentCost = 0 # Calculate cost of making all # elements equal to arr[i] for j in range ( n ): currentCost += abs ( arr [ j ] - arr [ i ]) # Update minimum cost if current cost is lower ans = min ( ans currentCost ) return ans if __name__ == '__main__' : arr = [ 1 100 101 ] print ( minCost ( arr ))
C# // C# program to Make all array // elements equal with minimum cost using System ; class GfG { // Function which finds the minimum // cost to make array elements equal static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . Length ; int ans = int . MaxValue ; // Try each element as the target value for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { int currentCost = 0 ; // Calculate cost of making all // elements equal to arr[i] for ( int j = 0 ; j < n ; j ++ ) { currentCost += Math . Abs ( arr [ j ] - arr [ i ]); } // Update minimum cost if current cost is lower ans = Math . Min ( ans currentCost ); } return ans ; } static void Main () { int [] arr = { 1 100 101 }; Console . WriteLine ( minCost ( arr )); } }
JavaScript // JavaScript program to Make all array // elements equal with minimum cost // Function which finds the minimum // cost to make array elements equal function minCost ( arr ) { let n = arr . length ; let ans = Number . MAX_SAFE_INTEGER ; // Try each element as the target value for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { let currentCost = 0 ; // Calculate cost of making all // elements equal to arr[i] for ( let j = 0 ; j < n ; j ++ ) { currentCost += Math . abs ( arr [ j ] - arr [ i ]); } // Update minimum cost if current cost is lower ans = Math . min ( ans currentCost ); } return ans ; } let arr = [ 1 100 101 ]; console . log ( minCost ( arr ));
Ausgabe
100
[Erwarteter Ansatz – 1] Verwendung der binären Suche – O(n Log (Range)) Zeit und O(1) Raum
Die Idee besteht darin, die binäre Suche zu nutzen, um effizient den optimalen Wert zu finden, in den alle Array-Elemente konvertiert werden sollen. Da die Gesamtkostenfunktion eine konvexe Kurve (zuerst abnehmend, dann steigend) über den Bereich möglicher Werte bildet, können wir die binäre Suche verwenden, um den Minimalpunkt dieser Kurve zu lokalisieren, indem wir die Kosten in der Mitte mit den Kosten in der Mitte minus eins vergleichen, was uns sagt, in welche Richtung wir weiter suchen müssen.
Schritt-für-Schritt-Ansatz:
- Suchen Sie die Mindest- und Höchstwerte im Array, um den Suchbereich festzulegen
- Verwenden Sie die binäre Suche zwischen dem Minimal- und Maximalwert, um den optimalen Zielwert zu finden
- Berechnen Sie für jeden Testwert die Gesamtkosten für die Konvertierung aller Array-Elemente in diesen Wert
- Vergleichen Sie die Kosten zum aktuellen Mittelpunkt mit den Kosten zum Mittelpunkt minus eins, um die Suchrichtung zu bestimmen
- Grenzen Sie den Suchbereich weiter ein, bis Sie die Konfiguration mit den niedrigsten Kosten finden
// C++ program to Make all array // elements equal with minimum cost #include using namespace std ; // Function to find the cost of changing // array values to mid. int findCost ( vector < int > & arr int mid ) { int n = arr . size (); int ans = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans += abs ( arr [ i ] - mid ); } return ans ; } // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. int minCost ( vector < int > & arr ) { int n = arr . size (); int mini = INT_MAX maxi = INT_MIN ; // Find the minimum and maximum value. for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { mini = min ( mini arr [ i ]); maxi = max ( maxi arr [ i ]); } int s = mini e = maxi ; int ans = INT_MAX ; while ( s <= e ) { int mid = s + ( e - s ) / 2 ; int cost1 = findCost ( arr mid ); int cost2 = findCost ( arr mid -1 ); if ( cost1 < cost2 ) { ans = cost1 ; s = mid + 1 ; } else { e = mid - 1 ; } } return ans ; } int main () { vector < int > arr = { 1 100 101 }; cout < < minCost ( arr ); return 0 ; }
Java // Java program to Make all array // elements equal with minimum cost import java.util.* ; class GfG { // Function to find the cost of changing // array values to mid. static int findCost ( int [] arr int mid ) { int n = arr . length ; int ans = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans += Math . abs ( arr [ i ] - mid ); } return ans ; } // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . length ; int mini = Integer . MAX_VALUE maxi = Integer . MIN_VALUE ; // Find the minimum and maximum value. for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { mini = Math . min ( mini arr [ i ] ); maxi = Math . max ( maxi arr [ i ] ); } int s = mini e = maxi ; int ans = Integer . MAX_VALUE ; while ( s <= e ) { int mid = s + ( e - s ) / 2 ; int cost1 = findCost ( arr mid ); int cost2 = findCost ( arr mid - 1 ); if ( cost1 < cost2 ) { ans = cost1 ; s = mid + 1 ; } else { e = mid - 1 ; } } return ans ; } public static void main ( String [] args ) { int [] arr = { 1 100 101 }; System . out . println ( minCost ( arr )); } }
Python # Python program to Make all array # elements equal with minimum cost # Function to find the cost of changing # array values to mid. def findCost ( arr mid ): n = len ( arr ) ans = 0 for i in range ( n ): ans += abs ( arr [ i ] - mid ) return ans # Function which finds the minimum cost # to make array elements equal. def minCost ( arr ): n = len ( arr ) mini = float ( 'inf' ) maxi = float ( '-inf' ) # Find the minimum and maximum value. for i in range ( n ): mini = min ( mini arr [ i ]) maxi = max ( maxi arr [ i ]) s = mini e = maxi ans = float ( 'inf' ) while s <= e : mid = s + ( e - s ) // 2 cost1 = findCost ( arr mid ) cost2 = findCost ( arr mid - 1 ) if cost1 < cost2 : ans = cost1 s = mid + 1 else : e = mid - 1 return ans if __name__ == '__main__' : arr = [ 1 100 101 ] print ( minCost ( arr ))
C# // C# program to Make all array // elements equal with minimum cost using System ; class GfG { // Function to find the cost of changing // array values to mid. static int findCost ( int [] arr int mid ) { int n = arr . Length ; int ans = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans += Math . Abs ( arr [ i ] - mid ); } return ans ; } // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . Length ; int mini = int . MaxValue maxi = int . MinValue ; // Find the minimum and maximum value. for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { mini = Math . Min ( mini arr [ i ]); maxi = Math . Max ( maxi arr [ i ]); } int s = mini e = maxi ; int ans = int . MaxValue ; while ( s <= e ) { int mid = s + ( e - s ) / 2 ; int cost1 = findCost ( arr mid ); int cost2 = findCost ( arr mid - 1 ); if ( cost1 < cost2 ) { ans = cost1 ; s = mid + 1 ; } else { e = mid - 1 ; } } return ans ; } static void Main () { int [] arr = { 1 100 101 }; Console . WriteLine ( minCost ( arr )); } }
JavaScript // JavaScript program to Make all array // elements equal with minimum cost // Function to find the cost of changing // array values to mid. function findCost ( arr mid ) { let n = arr . length ; let ans = 0 ; for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans += Math . abs ( arr [ i ] - mid ); } return ans ; } // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. function minCost ( arr ) { let n = arr . length ; let mini = Number . MAX_SAFE_INTEGER maxi = Number . MIN_SAFE_INTEGER ; // Find the minimum and maximum value. for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { mini = Math . min ( mini arr [ i ]); maxi = Math . max ( maxi arr [ i ]); } let s = mini e = maxi ; let ans = Number . MAX_SAFE_INTEGER ; while ( s <= e ) { let mid = Math . floor ( s + ( e - s ) / 2 ); let cost1 = findCost ( arr mid ); let cost2 = findCost ( arr mid - 1 ); if ( cost1 < cost2 ) { ans = cost1 ; s = mid + 1 ; } else { e = mid - 1 ; } } return ans ; } let arr = [ 1 100 101 ]; console . log ( minCost ( arr ));
Ausgabe
100
[Erwarteter Ansatz – 2] Verwenden der Sortierung – O(n Log n) Zeit und O(1) Raum
Die Idee besteht darin, den optimalen Wert zu finden, auf den alle Elemente angeglichen werden sollen, der eines der vorhandenen Array-Elemente sein muss. Indem wir zuerst das Array sortieren und dann jedes Element als potenziellen Zielwert durchlaufen, berechnen wir die Kosten für die Transformation aller anderen Elemente in diesen Wert, indem wir die Summe der Elemente links und rechts von der aktuellen Position effizient verfolgen.
Schritt-für-Schritt-Ansatz:
- Sortieren Sie das Array, um Elemente in aufsteigender Reihenfolge zu verarbeiten.
- Berechnen Sie für jedes Element als potenziellen Zielwert zwei Kosten: kleinere Elemente nach oben und größere Elemente nach unten bringen.
- Verfolgen Sie die linken und rechten Summen, um diese Kosten in konstanter Zeit pro Iteration effizient zu berechnen.
- Kleinere Elemente erhöhen die Kosten: (aktueller Wert × Anzahl kleinerer Elemente) – (Summe kleinerer Elemente)
- Kosten für größere Elemente senken: (Summe größerer Elemente) – (aktueller Wert × Anzahl größerer Elemente)
- Vergleichen Sie die aktuellen Kosten mit den Mindestkosten.
// C++ program to Make all array // elements equal with minimum cost #include using namespace std ; // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. int minCost ( vector < int > & arr ) { int n = arr . size (); // Sort the array sort ( arr . begin () arr . end ()); // Variable to store sum of elements // to the right side. int right = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { right += arr [ i ]; } int ans = INT_MAX ; int left = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { // Remove the current element from right sum. right -= arr [ i ]; // Find cost of incrementing left side elements int leftCost = i * arr [ i ] - left ; // Find cost of decrementing right side elements. int rightCost = right - ( n -1 - i ) * arr [ i ]; ans = min ( ans leftCost + rightCost ); // Add current value to left sum left += arr [ i ]; } return ans ; } int main () { vector < int > arr = { 1 100 101 }; cout < < minCost ( arr ); return 0 ; }
Java // Java program to Make all array // elements equal with minimum cost import java.util.* ; class GfG { // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . length ; // Sort the array Arrays . sort ( arr ); // Variable to store sum of elements // to the right side. int right = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { right += arr [ i ] ; } int ans = Integer . MAX_VALUE ; int left = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { // Remove the current element from right sum. right -= arr [ i ] ; // Find cost of incrementing left side elements int leftCost = i * arr [ i ] - left ; // Find cost of decrementing right side elements. int rightCost = right - ( n - 1 - i ) * arr [ i ] ; ans = Math . min ( ans leftCost + rightCost ); // Add current value to left sum left += arr [ i ] ; } return ans ; } public static void main ( String [] args ) { int [] arr = { 1 100 101 }; System . out . println ( minCost ( arr )); } }
Python # Python program to Make all array # elements equal with minimum cost # Function which finds the minimum cost # to make array elements equal. def minCost ( arr ): n = len ( arr ) # Sort the array arr . sort () # Variable to store sum of elements # to the right side. right = sum ( arr ) ans = float ( 'inf' ) left = 0 for i in range ( n ): # Remove the current element from right sum. right -= arr [ i ] # Find cost of incrementing left side elements leftCost = i * arr [ i ] - left # Find cost of decrementing right side elements. rightCost = right - ( n - 1 - i ) * arr [ i ] ans = min ( ans leftCost + rightCost ) # Add current value to left sum left += arr [ i ] return ans if __name__ == '__main__' : arr = [ 1 100 101 ] print ( minCost ( arr ))
C# // C# program to Make all array // elements equal with minimum cost using System ; class GfG { // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. static int minCost ( int [] arr ) { int n = arr . Length ; // Sort the array Array . Sort ( arr ); // Variable to store sum of elements // to the right side. int right = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { right += arr [ i ]; } int ans = int . MaxValue ; int left = 0 ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { // Remove the current element from right sum. right -= arr [ i ]; // Find cost of incrementing left side elements int leftCost = i * arr [ i ] - left ; // Find cost of decrementing right side elements. int rightCost = right - ( n - 1 - i ) * arr [ i ]; ans = Math . Min ( ans leftCost + rightCost ); // Add current value to left sum left += arr [ i ]; } return ans ; } static void Main () { int [] arr = { 1 100 101 }; Console . WriteLine ( minCost ( arr )); } }
JavaScript // JavaScript program to Make all array // elements equal with minimum cost // Function which finds the minimum cost // to make array elements equal. function minCost ( arr ) { let n = arr . length ; // Sort the array arr . sort (( a b ) => a - b ); // Variable to store sum of elements // to the right side. let right = 0 ; for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { right += arr [ i ]; } let ans = Number . MAX_SAFE_INTEGER ; let left = 0 ; for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { // Remove the current element from right sum. right -= arr [ i ]; // Find cost of incrementing left side elements let leftCost = i * arr [ i ] - left ; // Find cost of decrementing right side elements. let rightCost = right - ( n - 1 - i ) * arr [ i ]; ans = Math . min ( ans leftCost + rightCost ); // Add current value to left sum left += arr [ i ]; } return ans ; } let arr = [ 1 100 101 ]; console . log ( minCost ( arr ));
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