python经典百题之插入规律数

题目:有一个已经排好序的数组。现输入一个数,要求按原来的规律将它插入数组中

程序分析

  1. 给定一个已经排好序的数组,需要将一个新数按照数组原来的升序规律插入数组中。
  2. 在插入时要保持数组的升序特性。

解题思路

我们可以使用三种不同的方法来实现这个程序,分别是:

  1. 遍历插入法:遍历数组,找到插入位置并进行插入,保持数组有序。
  2. 二分查找插入法:利用二分查找找到插入位置,然后插入新元素,保持数组有序。
  3. Python列表内置函数insert:使用Python列表内置的insert函数直接插入新元素,保持数组有序。

方法一:遍历插入法

优点:

  • 简单直观,易于理解。

缺点:

  • 需要遍历数组,时间复杂度较高。
def insert_sorted(arr, num):
    for i in range(len(arr)):
        if arr[i] > num:
            arr.insert(i, num)
            return
    arr.append(num)


# Example usage
sorted_arr = [1, 3, 5, 7, 9]
num_to_insert = 4
insert_sorted(sorted_arr, num_to_insert)
print("Sorted array after insertion:", sorted_arr)

方法二:二分查找插入法

优点:

  • 使用二分查找找到插入位置,时间复杂度较低。

缺点:

  • 实现稍微复杂一些。
def binary_search_insert(arr, num):
    left, right = 0, len(arr) - 1

    while left <= right:
        mid = (left + right) // 2
        if arr[mid] < num:
            left = mid + 1
        elif arr[mid] > num:
            right = mid - 1
        else:
            arr.insert(mid, num)
            return

    arr.insert(left, num)


# Example usage
sorted_arr = [1, 3, 5, 7, 9]
num_to_insert = 4
binary_search_insert(sorted_arr, num_to_insert)
print("Sorted array after insertion:", sorted_arr)

方法三:Python列表内置函数insert

优点:

  • 使用内置函数直接实现插入,简洁高效。

缺点:

  • 依赖Python的列表内置函数。
def insert_using_insert(arr, num):
    for i in range(len(arr)):
        if arr[i] > num:
            arr.insert(i, num)
            return
    arr.append(num)


# Example usage
sorted_arr = [1, 3, 5, 7, 9]
num_to_insert = 4
insert_using_insert(sorted_arr, num_to_insert)
print("Sorted array after insertion:", sorted_arr)

总结与推荐

  • 三种方法都能够得到正确的插入后的有序数组。
  • 遍历插入法(方法一)简单直观,但时间复杂度较高,特别是对于大规模数组。
  • 二分查找插入法(方法二)效率较高,适用于大规模数组,但实现稍复杂。
  • Python列表内置函数insert(方法三)简洁高效,但依赖Python内置函数,不适用于非Python环境。
  • 推荐使用二分查找插入法(方法二),因为它结合了效率和相对简单的实现。如果对简洁性更重视,可以选择使用Python列表内置函数insert(方法三)。

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