[Leetcode] Maximum Gap

Given an unsorted array, find the maximum difference between the successive elements in its sorted form.

Try to solve it in linear time/space.

Return 0 if the array contains less than 2 elements.

You may assume all elements in the array are non-negative integers and fit in the 32-bit signed integer range.

 

Solution:

http://cgm.cs.mcgill.ca/~godfried/teaching/dm-reading-assignments/Maximum-Gap-Problem.pdf

由于要求时间和空间复杂度是O(n), 因此用Java自带的sort就不行了(因为STL函数的sort()的复杂度是O(nlogn))

所以我们在思考得用一种线性的排序方法来做此题，那么，线性的排序算法有哪些呢？

Answer： 计数排序，基数排序，桶排序。

 

下面的code是利用桶排序来做的。

假设有N个元素A到B。

那么最大差值不会小于ceiling[(B - A) / (N - 1)]，令bucket的大小len = ceiling[(B - A) / (N - 1)]，初始化N-1个桶。

对于数组中的任意整数K(只针对数组中非min，max的值来放入桶中)，很容易通过算式loc = (K - A) / len找出其桶的位置，然后维护每一个桶的最大值和最小值

由于同一个桶内的元素之间的差值至多为len - 1，因此最终答案不会从同一个桶中选择。

对于每一个非空的桶p，找出下一个非空的桶q，则q.min - p.max可能就是备选答案。返回所有这些可能值中的最大值。

public class Solution {
    public int maximumGap(int[] num) {
        if(num==null||num.length<2)
            return 0;
        if(num.length==2)
            return num[0]>num[1]?num[0]-num[1]:num[1]-num[0];
        int min=Integer.MAX_VALUE;
        int max=Integer.MIN_VALUE;
        for(int i:num){
            min=Math.min(min, i);
            max=Math.max(max, i);
        }
      
        int gapRange=(int) Math.ceil((double)(max-min)/(num.length-1));
        int[] bucketsMIN=new int[num.length-1];
        int[] bucketsMAX=new int[num.length-1];
        Arrays.fill(bucketsMIN, Integer.MAX_VALUE);
        Arrays.fill(bucketsMAX, Integer.MIN_VALUE);
        for(int i:num){
            if(i==min||i==max)
                continue;
            int idx=(i-min)/gapRange;
            bucketsMIN[idx]=Math.min(bucketsMIN[idx], i);
            bucketsMAX[idx]=Math.max(bucketsMAX[idx], i);
        }
        int previous=min;
        
        int maxGap=Integer.MIN_VALUE;
        for(int i=0;i<num.length-1;++i){
            if(bucketsMAX[i]==Integer.MIN_VALUE&&bucketsMIN[i]==Integer.MAX_VALUE)
　　　　　　　　　　//说明桶是空的　　
                continue;
            maxGap=Math.max(maxGap, bucketsMIN[i]-previous);
            previous=bucketsMAX[i];
        }
        maxGap=Math.max(maxGap, max-previous);
        return maxGap;
    }
}