1. 等权中位数
背景:
给定一系列整数,求一个整数x使得x在数轴上与所有整数在数轴上的距离和最小。
结论:
这一系列的整数按顺序排好后的中位数(偶数个整数的中位数取 n 2 或 n 2 + 1 \frac{n}{2}或\frac{n}{2}+1 2n或2n+1都可)一定是所求点x;
证明:
将所有整数排好序得 a 1 , a 2 , . . . , a n a_1,a_2,...,a_n a1,a2,...,an,则距离和可表示为 ∑ d i s = ∣ x − a 1 ∣ + ∣ x − a 2 ∣ + . . . + ∣ x − a n ∣ \sum dis=|x-a_1 |+|x-a_2 |+...+|x-a_n | ∑dis=∣x−a1∣+∣x−a2∣+...+∣x−an∣
此时该函数的图像一定是(偶数个整数时)
或(奇数个整数时)
其中每个拐点对应横坐标代表一个整数 a i a_i ai,可知一定取中位数可得最短距离和
2. 带权距离和(带权中位数)
背景:
数轴上有些点有不同的权重,求数轴上一个整数点x使得所有整数点到x的距离和权重的乘积之和最小,也即求最小带权距离和。
结论:
数轴上的一个整点A,使得该点左侧(包括A所在的点上的权重)的权重之和恰好大于等于总权重的一半,也即所有数的带权中位数。
证明:
假设A左侧权重为L,右侧权重和为R,A上的权重为M;易知L,R<=(L+R+M)/2
反证法,假设该点A不是带权距离和最小的点则 :
1.将该点往左侧一个整点移动,则原来A左侧点少移L个带权距离,A点右侧多移R+M个带权距离,则增量为R+M-L>=0;
2.若往右移动则同理,可算得增量为L+M-R>=0;
矛盾,则该点一定为所求。