JZ-063 - Median in Data Stream

Median in data stream

Topic description

How to get the median in a data stream? If an odd number of values is read from the data stream, then the median is the value in the middle after all the values are sorted. If an even number of values is read from the data stream, then the median is the average of the two middle numbers after all the values are sorted. We use the Insert() method to read the data stream and the GetMedian() method to get the median of the currently read data.

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code

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.PriorityQueue;

/**
 * 标题：数据流中的中位数
 * 题目描述
 * 如何得到一个数据流中的中位数？如果从数据流中读出奇数个数值，那么中位数就是所有数值排序之后位于中间的数值。如果从数据流中读出偶数个数值，
 * 那么中位数就是所有数值排序之后中间两个数的平均值。我们使用Insert()方法读取数据流，使用GetMedian()方法获取当前读取数据的中位数。
 * 题目链接：
 * https://www.nowcoder.com/practice/9be0172896bd43948f8a32fb954e1be1?tpId=13&&tqId=11216&rp=1&ru=/ta/coding-interviews&qru=/ta/coding-interviews/question-ranking
 */
public class Jz63 {

    /* 大顶堆，存储左半边元素 */
    private PriorityQueue<Integer> left;
    /* 小顶堆，存储右半边元素，并且右半边元素都大于左半边 */
    private PriorityQueue<Integer> right = new PriorityQueue<>();
    /* 当前数据流读入的元素个数 */
    private int N = 0;

    public Jz63() {
        left = new PriorityQueue<>((o1, o2) -> o2 - o1);
    }

    public void insert(Integer num) {
        /* 插入要保证两个堆存于平状态 */
        if (N % 2 == 0) {
            /* N 为偶数的情况下插入到右半边。
             * 因为右半边元素都要大于左半边，但是新插入的元素不一定比左半边元素来的大，
             * 因此需要先将元素插入左半边，然后利用左半边为大顶堆的特点，取出堆顶元素即为最大元素，此时插入右半边 */
            left.add(num);
            right.add(left.poll());
        } else {
            right.add(num);
            left.add(right.poll());
        }
        N++;
    }

    public Double getMedian() {
        if (N % 2 == 0) {
            return (left.peek() + right.peek()) / 2.0;
        } else {
            return (double) right.peek();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(2);
        list1.add(1);
        list1.add(5);
        list1.add(11);
        list1.add(4);
        for (int n : list1) {
            System.out.print(n + " ");
        }
        System.out.println();
        Collections.sort(list1);
        for (int n : list1) {
            System.out.print(n + " ");
        }
    }
}

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