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動的配列の成長

動的配列が容量を倍増させる仕組みをシミュレートし、再確保回数とコピーされた要素数を数えます。

このチャレンジで学べること

  • vector が容量を倍にする様子を知る
  • 再確保のときのコピー回数を数える
  • 追加が平均して速い理由を理解する

問題

原文(英語)を表示

C++ の std::vector のような動的配列は、要素を 1 つのメモリブロックに格納します。ブロックが満杯の状態で新しい要素が来ると、2 倍の大きさのブロックを確保し、既存要素をコピーして、古いブロックを解放します。

空の配列を initial_capacity の容量で開始し、pushes 個の要素を 1 つずつ追加します。各 push の前に size == capacity なら再確保します。つまり、再確保回数を 1 増やし、コピーされた要素数に現在の size を加え、容量を 2 倍にします。

dynamic_array_growth(pushes, initial_capacity) を実装してください。

Input

pushes: 追加される要素数。

initial_capacity: 空の配列の容量。

Output

[reallocations, copied_elements, final_capacity] を返してください。

制約

0 ≤ pushes ≤ 10^7

1 ≤ initial_capacity ≤ 10^6

例

例 1
入力:
pushes = 5
initial_capacity = 1

期待される出力:
expected = [3, 7, 8]
入力:
long long pushes = 5;
long long initial_capacity = 1;

期待される出力:
std::vector<long long> expected = {3, 7, 8};
入力:
long pushes = 5;
long initial_capacity = 1;

期待される出力:
long[] expected = new long[] {3, 7, 8};

解説

容量は、2 個目、3 個目、5 個目の要素を追加するときに 1 → 2 → 4 → 8 と増え、1 + 2 + 4 = 7 個の要素がコピーされます: [3, 7, 8].

例 2
入力:
pushes = 4
initial_capacity = 4

期待される出力:
expected = [0, 0, 4]
入力:
long long pushes = 4;
long long initial_capacity = 4;

期待される出力:
std::vector<long long> expected = {0, 0, 4};
入力:
long pushes = 4;
long initial_capacity = 4;

期待される出力:
long[] expected = new long[] {0, 0, 4};

解説

最初のブロックに 4 個すべての要素が収まるので、再確保は発生しません: [0, 0, 4].

解き方のヒント

まずは自分で考えてから、ヒントを 1 つずつ開いてみましょう。

ヒント 1

再確保は配列がいっぱいのときだけ起こります。

ヒント 2

そのたびに今ある要素がすべてコピーされ、容量が倍になります。

ヒント 3

push を 1 回ずつ再現しなくても、倍増から次の倍増へ一気に進めます。

目安の計算量

時間 O(log push 数)、追加メモリ O(1)

参考資料

この課題はCodeUtility用に調整されています。上記の説明と制約に従ってください。

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