程式設計師面試題精選 04 查詢最小的k個元素

2021-09-30 05:48:50 字數 1219 閱讀 2807

題目:輸入n個整數,輸出其中最小的k個。

例如輸入1,2,3,4,5,6,7和8這8個數字,則最小的4個數字為1,2,3和4。

分析:這道題最簡單的思路莫過於把輸入的n個整數排序,這樣排在最前面的k個數就是最小的k個數。只是這種思路的時間複雜度為o(nlogn)。我們試著尋找更快的解決思路。

我們可以開闢乙個長度為k的陣列。每次從輸入的n個整數中讀入乙個數。如果陣列中已經插入的元素少於k個,則將讀入的整數直接放到陣列中。否則長度為k的陣列已經滿了,不能再往陣列裡插入元素,只能替換了。如果讀入的這個整數比陣列中已有k個整數的最大值要小,則用讀入的這個整數替換這個最大值;如果讀入的整數比陣列中已有k個整數的最大值還要大,則讀入的這個整數不可能是最小的k個整數之一,拋棄這個整數。這種思路相當於只要排序k個整數,因此時間複雜可以降到o(n+nlogk)。通常情況下

k要遠小於

n,所以這種辦法要優於前面的思路。

從給面試官留下更好印象的角度出發,我們可以進一步把**寫得更漂亮一些。從上面的分析,當長度為k的陣列已經滿了之後,如果需要替換,每次替換的都是陣列中的最大值。在常用的資料結構中,能夠在o(1)時間裡得到最大值的資料結構為最大堆。因此我們可以用堆(heap)來代替陣列。

這個地方大家可以好好想想,為什麼要用到大頂堆,為什麼不是小頂堆?

由於我們這裡是要找最小的k個數,在堆中元素還小於k的時候,我們每讀入乙個資料,都是進入插入到堆中的,當堆中已經有了k個元素後,我們讀到k+1個元素,此時就分兩種情況:

由於我們要找k個最小的數,所以淘汰的應該是這k+1個數中最大的乙個,既然是最大的,自然是用大頂堆了

如果當前讀入的第k+1個數比堆中的最大值還要大,則直接將其它淘汰,如果小,則要淘汰堆中的最大值

這裡自然想到,如果是求最大的k個數,我們就要用到小頂堆了。

另外,自己重頭開始寫乙個最大堆需要一定量的**。我們現在不需要重新去發明車輪,因為前人早就發明出來了。同樣,stl中的set和multiset為我們做了很好的堆的實現,我們可以拿過來用。可以給面試官留下熟悉stl的好印象!

下面貼出測試**:

這裡注意大頂堆的形式:

typedef multiset < int, greater < int > > iniheap;

注意幾點:

小頂堆是multiset < int, less < int > >

它的插入操作是不帶迭代器的,即insert(x)

從begin() 到 end(),堆中資料按大到小排列。

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