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2.1 寻找最小的 k 个数


题目描述

输入n个整数,输出其中最小的k个。

分析与解法

解法一

要求一个序列中最小的k个数,按照惯有的思维方式,则是先对这个序列从小到大排序,然后输出前面的最小的k个数。

至于选取什么的排序方法,我想你可能会第一时间想到快速排序(我们知道,快速排序平均所费时间为n*logn),然后再遍历序列中前k个元素输出即可。因此,总的时间复杂度:O(n * log n)+O(k)=O(n * log n)

解法二

咱们再进一步想想,题目没有要求最小的k个数有序,也没要求最后n-k个数有序。既然如此,就没有必要对所有元素进行排序。这时,咱们想到了用选择或交换排序,即:

1、遍历n个数,把最先遍历到的k个数存入到大小为k的数组中,假设它们即是最小的k个数;
2、对这k个数,利用选择或交换排序找到这k个元素中的最大值kmax(找最大值需要遍历这k个数,时间复杂度为O(k));
3、继续遍历剩余n-k个数。假设每一次遍历到的新的元素的值为x,把x与kmax比较:如果x = kmax,则继续遍历不更新数组。

每次遍历,更新或不更新数组的所用的时间为O(k)O(0)。故整趟下来,时间复杂度为n*O(k)=O(n*k)

解法三

更好的办法是维护容量为k的最大堆,原理跟解法二的方法相似:

  • 1、用容量为k的最大堆存储最先遍历到的k个数,同样假设它们即是最小的k个数;
  • 2、堆中元素是有序的,令k1

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