极客教程C++程序 绘制直方图
直方图是一种数据分布的图形表示方式。它以条形图的形式显示数据，每个条代表落在特定区间或箱子内的数据点的计数或频率。直方图通常用于数据分析和可视化以提供有关数据分布的见解并识别趋势或模式。
在C++中，可以使用各种图形库（如Simple DirectMedia Layer（SDL）或OpenGL实用工具包（GLUT））或使用ASCII字符在控制台窗口中绘制条形，来绘制直方图。可以使用循环和条件语句来计算箱子计数和绘制条形来实现基本的直方图程序，而更高级的程序可以使用面向对象编程原则和高级图形技术来创建交互式和可定制的直方图。
在C++中创建直方图的方法
要在C++中创建直方图，第一步是收集数据并确定直方图的范围或箱子。然后将数据排序到适当的箱子中，并计算每个箱子中的数据点的计数或频率。计数或频率随后被表示为直方图中的条形，每个条形的高度表示相应的箱中的数据点的计数或频率。
代码使用在控制台中使用ASCII字符绘制直方图的简单方法。实现该主题的主要步骤如下所述：
- 输入：程序接收一个整数向量作为输入。
- 找到输入数据中的最大值。这用于确定直方图的缩放因子。
- 计算缩放因子以将数据适合控制台窗口。这是通过将数据中的最大值除以直方图的最大高度（设置为20个字符）并添加1来完成的。
- 绘制直方图。这是通过从顶部到底部迭代直方图的行来完成的。对于每行，程序绘制垂直轴、数据条和x轴标签。垂直轴绘制为“-”字符的行，数据条则在输入数据中的值大于或等于当前行索引乘以缩放因子时绘制为“#”字符。
- 将直方图输出到控制台。这是通过使用cout语句将ASCII字符打印到控制台来完成的。
代码使用标准C++库，包括iostream和vector。它定义了一个drawHistogram函数，该函数接收一个整数向量作为输入并将直方图输出到控制台。主函数定义了一个示例数据集，并调用drawHistogram函数来绘制直方图。
以下是上述方法的实现：
//C++程序，打印直方图
//不使用外部库
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
// 主函数
int main()
{
//向量
vector<int>数据= { 13, 5, 8, 9, 4, 2, 1 };
//最大值
int max_value = *max_element(data.begin(), data.end());
// 直方图
for (int i = max_value; i>= 0; --i) {
cout.width(2);
cout << i << " | ";
// 标记数值
for (int j = 0; j < data.size(); ++j) {
if (data[j] >= i) {
cout << "x ";
}
else {
cout << " ";
}
}
cout << endl;
}
cout << "---------------------------------------"
<< endl;
cout << " ";
//打印数据
for (int i = 0; i < data.size(); ++i) {
cout << data[i] << " ";
}
return 0;
}
输出
13 | x
12 | x
11 | x
10 | x
9 | x x
8 | x x x
7 | x x x
6 | x x x
5 | x x x x
4 | x x x x x
3 | x x x x x
2 | x x x x x x
1 | x x x x x x x
0 | x x x x x x x
---------------------------------------
13 5 8 9 4 2 1
代码解释
此程序以一个整数向量为输入，在控制台中使用ASCII字符绘制直方图。直方图的高度设置为最大20个字符，缩放因子根据输入数据中的最大值计算。程序随后绘制垂直轴、数据条、水平轴和x轴标签。最后，程序将直方图输出到控制台。
时间复杂度：
**时间复杂度= O(n * m)**
- 查找数据中的最大值：O(n)，其中n是数据向量的大小
- 计算缩放因子：O(1)
- 绘制垂直轴：O(n)
- 绘制数据条：O(n * m)，其中m是直方图的最大高度（在本例中为20）
- 绘制水平轴：O(n)
- 绘制x轴标签：O(n)
因此，代码的总时间复杂度为O(n * m)，其中n是输入数据的大小，m是直方图的最大高度。
空间复杂度：
空间复杂度= O(n)
- 输入数据：O(n)，其中n是数据向量的大小
- 其他变量：O(1)
因此，代码的总空间复杂度为O(n)，其中n是输入数据的大小。
注意： 空间复杂度不考虑控制台窗口用于显示直方图的空间，因为这超出了代码范畴。如果控制台窗口大小增加或程序被修改为使用图形库显示直方图，则程序实际使用的空间可能更大。
结论
直方图是一个有用的工具，用于可视化数据的分布并识别趋势和模式。在C++中，可以使用循环和条件语句来计算条形计数并绘制条形，或者使用图形库（例如SDL或GLUT）来创建交互式和可定制化的直方图。可以分析代码的时间和空间复杂度，以确定实现的效率并识别优化机会。了解程序的时间和空间复杂度对于优化其性能并确保其能够高效处理大型数据集至关重要。总的来说，直方图是数据分析和可视化的强大工具，而在C++中实现它们是任何处理数据的人都具备的有用技能。