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最小的k个数

最小的k个数

作者: Billsion | 来源:发表于2022-02-18 00:31 被阅读0次

    描述:
    输入n个整数,找出其中最小的k个数。

    例子:
    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

    解题思路:
    解法一:O(n)时间算法,只有可以修改输入数组时可用。
    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(这k 个数
    字不一定是排序的〉。
    解法二: O(nlogk)的算法,精剧适合处理海量数据。
    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.如果容器中已有的数字少于k个,则直接把这次读入的整数
    放入容器之中:如果容器中己有k 数字了,也就是容器己满,此时我们不能再插入
    新的数字而只能替换已有的数字。找出这己有的k 个数中的最大值,然后1在这次待
    插入的整数和最大值进行比较。如果待插入的值比当前己有的最大值小,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要大,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。
    因此当容器满了之后,我们要做3 件事情: 一是在k 个整数中找到最大数: 二是有
    可能在这个容器中删除最大数: 三是有可能要插入一个新的数字。我们可以使用一
    个大顶堆在O(logk)时间内实现这三步操作。

        // 解法一
        fun getK_LeastNumber(inputArr: IntArray, outputArr:IntArray){
            if (inputArr.isEmpty() || outputArr.isEmpty() || inputArr.size < outputArr.size) {
                throw IllegalArgumentException("invalid input")
            }
    
            var mStart = 0
            var mEnd = inputArr.size -1
            var index = partition(inputArr, mStart, mEnd)
            var target = outputArr.size - 1
            while (index != target) {
                if (index > target) {
                    mEnd = index-1
                } else {
                    mStart = index + 1
                }
                index = partition(inputArr , mStart ,mEnd)
            }
    
            System.arraycopy(inputArr,0,outputArr,0, outputArr.size)
        }
    
       fun partition(arr: IntArray, start:Int, end:Int):Int {
            val tmp = arr[start]
            var mEndIndex = end
            var mStartIndex = start
            while (mStartIndex < mEndIndex) {
                while (mStartIndex < mEndIndex && arr[mEndIndex] >= tmp) {
                    mEndIndex --
                }
                arr[mStartIndex] = arr[mEndIndex]
    
                while (mStartIndex < mEndIndex && arr[mStartIndex] <= tmp) {
                    mStartIndex ++
                }
                arr[mEndIndex] = arr[mStartIndex]
            }
            arr[mStartIndex] = tmp
            return mStartIndex
        }
    

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