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题目:输入n个整数,找出其中最小的k个数。例如输入4,5,1,6,2,7,3,8这8个数字,则最小的4个数字是1,2,3,4
解法一:O(n)的算法,只有当我们可以修改输入的数组时可用
从上一题中我们可以得到启发,我们同样可以基于Partition函数来解决这个问题。如果基于数组的第k个数字来调整,使得比第k个数字小的所有数字都位于数组的左边,比第k个数字大的所有数字都位于数组的右边。这样调整之后,位于数组中左边的k个数字就是最小的k个数字。
public int partition(int[] arr, int left, int right) { int result = arr[left]; if (left > right) return -1; while (left < right) { while (left < right && arr[right] >= result) { right--; } arr[left] = arr[right]; while (left < right && arr[left] < result) { left++; } arr[right] = arr[left]; } arr[left] = result; return left; } public int[] getLeastNumbers(int[] input,int k){ if(input.length == 0 || k<= 0) return null; int[] output = new int[k]; int start = 0; int end = input.length-1; int index = partition(input,start,end); while(index != k-1){ if(index > k-1){ end = index -1; index = partition(input,start ,end); } else{ start = index+1; index = partition(input,start ,end); } } for(int i = 0;i
解法二:O(nlogk)的算法,特别适用处理海量数据
我们可以先创建一个大小为k的数据容器来存储最小的k个数字,接下来我们每次从输入的n个整数中读入一个数。如果容器中已有数字少于k个,则直接把这次读入的整数放入容器中;如果容器中已有k个数字了,也就是容器已满,此时我们不能再插入新的数字了而只能替换已有的数字。找出这已有的k个数中的最大值,然后拿这次待插入的整数和最大值进行比较。如果待插入的值比当前已有的最大值小,则用这个数替换当前已有的最大值;如果待插入的值比当前已有的最大值还大,那么这个数不可能是最小的k个整数之一,于是我们可以抛弃这个整数。
这个数据容器,我们很容易想到用最大堆。在最大堆中,根节点的值总是大于它的子树中的任意结点的值。于是我们每次可以在O(1)得到已有的k个数字中的最大值,但需要O(logk)时间完成删除及插入操作。
public void buildMaxHeap(int[] arr,int lastIndex){ for(int i = (lastIndex-1)/2;i>=0;i--){ int k = i; while(2*k+1 <= lastIndex){ int biggerIndex = 2*k+1; if(biggerIndexarr.length) return; //根据输入数组前k个数简历最大堆 //从k+1个数开始与根节点比较 //大于根节点,舍去 //小于,取代根节点,重建最大堆 int[] kArray = Arrays.copyOfRange(arr, 0, k); heapSort(kArray); for(int i = k;i
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