剑指offer(C++)-JZ40:最小的K个数(算法-排序)

简介: 剑指offer(C++)-JZ40:最小的K个数(算法-排序)

题目描述:

给定一个长度为 n 的可能有重复值的数组,找出其中不去重的最小的 k 个数。例如数组元素是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(任意顺序皆可)。


数据范围:0≤k,n≤10000,数组中每个数的大小0≤val≤1000


要求:空间复杂度 O(n) ,时间复杂度O(nlogk)

示例:

输入:

[4,5,1,6,2,7,3,8],4


返回值:

[1,2,3,4]


说明:

返回最小的4个数即可,返回[1,3,2,4]也可以

解题思路:

本题是排序题目。两种解题思路。


1)快速排序


      快速排序后取前k个值,时间复杂度O(nlogn),空间复杂度O(k),时间复杂度不满足题目要求的O(nlogk),说明题目想考察的不是快速排序。


2)基于优先队列的堆排序


      使用优先队列,遍历vector复杂度为n,每次进行插入,插入基于堆排序实现(二分思想),又因为队列的数据被我们保持在k个,所以插入复杂度为logk,时间总复杂度O(nlogk)。空间上,可以将input清空节省空间,不需要临时空间,空间复杂度O(1)。

测试代码:

1)快速排序

class Solution {
public:
    // 获取最小K数
    vector<int> GetLeastNumbers_Solution(vector<int>& input, int k) {
        int size = int(input.size());
        // 快排
        sort(input.begin(), input.end());
        // 取k和size更小值,放置越界
        int r = min(k, size);
        // 获取结果
        vector<int> result;
        for(int i = 0; i < r; ++i){
            result.push_back(input[i]);
        }
        return result;
    }
};

2)基于优先队列的堆排序

#include <queue>
class Solution {
public:
    // 获取最小K数
    vector<int> GetLeastNumbers_Solution(vector<int>& input, int k) {
        int size = int(input.size());
        // 创建优先队列,默认采用less模式,即最大值作为优先级最高的值优先被推出,更小值保留在队列中
        priority_queue<int> q;
        // 遍历vector
        for(int i = 0; i < size; ++i){
            // 往优先队列中存数据时,已经进行了堆排序,插入的复杂度为logk
            q.push(input[i]);
            // 保持队列中只有k个数据,可以使插入的效率提高
            if(q.size() > k){
                // 最大值被推出
                q.pop();
            }
        }
        // 清空vector,节省空间
        input.clear();
        // 将优先队列中的数据放入vector
        while(!q.empty()){
            input.push_back(q.top());
            q.pop();
        }
        return input;
    }
};


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