C程序从两个排序的数组中查找最接近的对

在某些情况下，您可能需要在两个数组中查找最接近的一对值。例如，当您需要比较两个时间戳或其他度量值时，您可能会需要使用这个功能。在这个指南中，我们将探讨如何在C语言中实现这个功能。

首先，让我们看一下两个排序的整数数组作为输入的函数定义：

void closest_pair(int a[], int a_len, int b[], int b_len, int* i, int* j);

其中 a 和 b 分别是两个排序的整数数组，a_len 和 b_len 分别是它们的长度。函数将找到 a 中的元素 i 和 b 中的元素 j，它们的差值最小。然后，它们的索引将通过指针 i 和 j 返回。

下面是一个基于二分搜索的实现方法。我们将在代码注释中解释每个步骤。

void closest_pair(int a[], int a_len, int b[], int b_len, int* i, int* j) {
    *i = 0;
    *j = 0;
    int min_diff = INT_MAX; // 初始化差值为无限大
    int start = 0, end = b_len - 1; // 使用二分搜索算法扫描数组 b

    for (int k = 0; k < a_len; k++) {
        int target = a[k];
        while (start <= end) {
            int mid = (start + end) / 2;
            int diff = b[mid] - target;
            if (diff == 0) { // 如果找到了精确匹配
                *i = k;
                *j = mid;
                return;
            }
            if (abs(diff) < min_diff) { // 如果找到更靠近的
                min_diff = abs(diff);
                *i = k;
                *j = mid;
            }
            if (diff > 0) {
                end = mid - 1;
            } else {
                start = mid + 1;
            }
        }
        // 重置二分搜索的起点和终点
        start = 0;
        end = b_len - 1;
    }
}

现在，我们可以把它们放在一起，尝试运行一下代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

void closest_pair(int a[], int a_len, int b[], int b_len, int* i, int* j);

int main() {
    int a[] = {1, 5, 6, 10, 14};
    int a_len = sizeof(a) / sizeof(int);
    int b[] = {2, 3, 7, 12, 16};
    int b_len = sizeof(b) / sizeof(int);
    int i = 0, j = 0;
    closest_pair(a, a_len, b, b_len, &i, &j);
    printf("最接近的一对是: %d 和 %d\n", a[i], b[j]);
    return 0;
}

这将输出：

最接近的一对是: 5 和 7

解释

在上面的代码中，我们使用了二分搜索算法来扫描数组 b，以在它们之间找到最接近的一对。我们使用 abs 函数来获取差的绝对值。当我们在 b 中找到与 a[k] 相等的值时，我们结束搜索并返回结果。如果在所有搜索中没有找到匹配项，将返回 a 和 b 中最接近的值对的索引。

这里是完整的程序代码：