从流数据中找到运行中值有许多不同的解决方案，我将在答案的最后简要地讨论它们。

这个问题是关于特定解决方案(最大堆/最小堆解决方案)的细节，以及基于堆的解决方案如何工作的解释如下:

对于前两个元素，将较小的元素添加到左边的maxHeap中，将较大的元素添加到右边的minHeap中。然后逐个处理流数据，

Step 1: Add next item to one of the heaps

   if next item is smaller than maxHeap root add it to maxHeap,
   else add it to minHeap

Step 2: Balance the heaps (after this step heaps will be either balanced or
   one of them will contain 1 more item)

   if number of elements in one of the heaps is greater than the other by
   more than 1, remove the root element from the one containing more elements and
   add to the other one

然后在任何给定的时间，你都可以像这样计算中值:

   If the heaps contain equal amount of elements;
     median = (root of maxHeap + root of minHeap)/2
   Else
     median = root of the heap with more elements

Now I will talk about the problem in general as promised in the beginning of the answer. Finding running median from a stream of data is a tough problem, and finding an exact solution with memory constraints efficiently is probably impossible for the general case. On the other hand, if the data has some characteristics we can exploit, we can develop efficient specialized solutions. For example, if we know that the data is an integral type, then we can use counting sort, which can give you a constant memory constant time algorithm. Heap based solution is a more general solution because it can be used for other data types (doubles) as well. And finally, if the exact median is not required and an approximation is enough, you can just try to estimate a probability density function for the data and estimate median using that.

如果我们想要找到n个最近出现的元素的中值，这个问题有一个精确的解决方案，只需要将n个最近出现的元素保存在内存中。它速度快，规模大。

可索引skiplist支持O(ln n)插入、删除和任意元素的索引搜索，同时保持排序顺序。当再加上一个FIFO队列来跟踪第n个最古老的条目时，解决方案很简单:

class RunningMedian:
    'Fast running median with O(lg n) updates where n is the window size'

    def __init__(self, n, iterable):
        self.it = iter(iterable)
        self.queue = deque(islice(self.it, n))
        self.skiplist = IndexableSkiplist(n)
        for elem in self.queue:
            self.skiplist.insert(elem)

    def __iter__(self):
        queue = self.queue
        skiplist = self.skiplist
        midpoint = len(queue) // 2
        yield skiplist[midpoint]
        for newelem in self.it:
            oldelem = queue.popleft()
            skiplist.remove(oldelem)
            queue.append(newelem)
            skiplist.insert(newelem)
            yield skiplist[midpoint]

以下是完整工作代码的链接(一个易于理解的类版本和一个内联可索引的skiplist代码的优化生成器版本):

http://code.activestate.com/recipes/576930-efficient-running-median-using-an-indexable-skipli/ http://code.activestate.com/recipes/577073。

一种直观的思考方法是如果你有一棵完全平衡的二叉搜索树，那么根就是中值元素，因为这里有相同数量的较大和较小的元素。 现在，如果树没有满，情况就不一样了，因为上一层中会有元素缺失。

所以我们可以用中值和两棵平衡二叉树，一棵表示小于中值的元素，另一棵表示大于中值的元素。这两棵树必须保持相同的大小。

当我们从数据流中获得一个新整数时，我们将其与中位数进行比较。如果它大于中值，我们就把它加到右边的树上。如果两个树的大小相差超过1，我们删除右边树的最小元素，使其成为新的中值，并将旧的中值放在左边树中。更小的也一样。

我可以确认@schmil-the-cat的答案是正确的。

下面是一个JS的实现。我不是算法专家，但我认为它可能对其他人有用。

class Heap {
  constructor(isMin) {
    this.heap = [];
    this.isMin = isMin;
  }

  heapify() {
    if (this.heap.length === 1) {
      return;
    }

    let currentIndex = this.heap.length - 1; 

    while (true) {
      if (currentIndex === 0) {
        break;
      }

      const parentIndex = Math.floor((currentIndex - 1) / 2);
      const parentValue = this.heap[parentIndex];
      const currentValue = this.heap[currentIndex];

      if (
        (this.isMin && parentValue < currentValue) ||
        (!this.isMin && parentValue > currentValue)
      ) {
        break;
      }

      this.heap[parentIndex] = currentValue;
      this.heap[currentIndex] = parentValue;

      currentIndex = parentIndex;
    }
  }

  insert(val) {
    this.heap.push(val);

    this.heapify();
  }

  pop() {
    const val = this.heap.shift();
    this.heapify();
    return val;
  }

  top() {
    return this.heap[0];
  }

  length() {
    return this.heap.length;
  }
}

function findMedian(arr) {
  const topHeap = new Heap(true);
  const bottomHeap = new Heap(false);

  const output = [];

  if (arr.length === 1) {
    return arr[0];
  }

  topHeap.insert(Math.max(arr[0], arr[1]));
  bottomHeap.insert(Math.min(arr[0], arr[1]));

  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    const currentVal = arr[i];

    if (i === 0) {
      output.push(currentVal);
      continue;
    }

    if (i > 1) {
      if (currentVal < bottomHeap.top()) {
        bottomHeap.insert(currentVal);
      } else {
        topHeap.insert(currentVal);
      }
    }

    if (bottomHeap.length() - topHeap.length() > 1) {
      const bottomVal = bottomHeap.pop();
      topHeap.insert(bottomVal);
    }

    if (topHeap.length() - bottomHeap.length() > 1) {
      const topVal = topHeap.pop();
      bottomHeap.insert(topVal);
    }

    if (bottomHeap.length() === topHeap.length()) {
      output.push(Math.floor((bottomHeap.top() + topHeap.top()) / 2));
      continue;
    }

    if (bottomHeap.length() > topHeap.length()) {
      output.push(bottomHeap.top());
    } else {
      output.push(topHeap.top());
    }
  }

  return output;
}

你不能只用一个堆来做这个吗?更新:没有。请看评论。

不变性:在读取2*n个输入后，最小堆保存其中最大的n个。

循环:读取2个输入。将它们都添加到堆中，并删除堆的最小值。这将重新建立不变量。

所以当读取了2n个输入时，堆的最小值是第n大的。在中间位置附近取两个元素的平均值，以及在奇数个输入之后处理查询，需要稍微复杂一点。

高效这个词取决于上下文。这个问题的解决方案取决于执行的查询量与插入量的关系。假设你插入N个数字K次直到最后你对中位数感兴趣。基于堆的算法的复杂度是O(N log N + K)。

考虑下面的替代方案。将数字放入一个数组中，对于每个查询，运行线性选择算法(比如使用快速排序枢轴)。现在你有了一个运行时间为O(K N)的算法。

现在如果K足够小(不频繁查询)，后一种算法实际上更有效，反之亦然。