topK問題(大頂堆 快速選擇演算法)

2021-10-04 19:00:58 字數 1376 閱讀 8704

topk問題:有 n (n>1000000)個數,求出其中的前k個最小的數。

力扣原題:最小的k個數

輸入整數陣列 arr ,找出其中最小的 k 個數。

方法一:大頂堆

思路:維護乙個大小為k的大頂堆,遍歷一次陣列,初始插入k個數,然後每遍歷乙個數,將其與堆頂比較,若比堆頂小,則堆頂彈出,該數入堆。

class

solution

}for

(int i =

0; i < k;

++i)

return vec;}}

;

時間複雜度:o(nlgk),維護堆花費o(lgk)時間,最壞情況插入n次,維護n次堆。

空間複雜度:o(k),堆大小k。

方法二:快速選擇(quickselect)

思路同快速選擇,快速選擇選出第k個數時,前k個數就是最小的k個數,正好完成題目的要求。

class

solution

}swap

(a[l]

,a[j]);

return j;

}

vector<

int>

getleastnumbers

(vector<

int>

& arr,

int k)

return;}

};//寫法二

class

solution

return j;

} vector<

int>

getleastnumbers

(vector<

int>

& arr,

int k)

else

}return vector<

int>

(arr.

begin()

, arr.

begin()

+ k);}

};

呼叫stl庫函式:

class

solution

};

時間複雜度:同quickselect,期望為o(n), 演算法導論9.2有證明。

最壞情況下的時間複雜度為 o(n^2)。情況最差時,每次的劃分點都是最大值或最小值,一共需要劃分 n−1次,而一次劃分需要線性的時間複雜度。

空間複雜度:最壞情況下的空間複雜度為 o(n)。最壞情況下需要劃分 n 次,即 select 函式遞迴呼叫最深 n−1 層,而每層由於需要 o(1) 的空間,所以一共需要 o(n)的空間複雜度。期望遞迴lgn次,空間複雜度為o(lgn),我也不知道為啥。

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