每日一练(21):最小的k个数

简介: 输入整数数组 arr ,找出其中最小的 k 个数。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。

输入整数数组 arr ,找出其中最小的 k 个数。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。


示例 1:


输入:arr = [3,2,1], k = 2

输出:[1,2] 或者 [2,1]


示例 2:


输入:arr = [0,1,2,1], k = 1

输出:[0]


限制:


0 <= k <= arr.length <= 10000

0 <= arr[i] <= 10000


来源:力扣(LeetCode)


链接:https://leetcode-cn.com/probl...


方法一:sort排序


思路和算法


对原数组从小到大排序后取出前 k 个数即可。


复杂度分析


  • 时间复杂度:O(n logn),其中 n 是数组 arr 的长度。算法的时间复杂度即排序的时间复杂度。
  • 空间复杂度:O(logn),排序所需额外的空间复杂度为 O(logn)。


vector<int> getLeastNumbers(vector<int>& arr, int k) {
    vector<int> ans(k, 0);
    if (arr.size() == 0 || k == 0) {
        return ans;
    }
    sort(arr.begin(), arr.end());    //排序
    for (int i = 0; i < k; i++) {
        ans.push_back(arr[i]);        //添加到目标vector
    }
    return ans;
}


方法二:堆


思路和算法


我们用一个大根堆实时维护数组的前 k 小值。首先将前 k 个数插入大根堆中,随后从第 k+1 个数开始遍历,如果当前遍历到的数比大根堆的堆顶的数要小,就把

堆顶的数弹出,再插入当前遍历到的数。最后将大根堆里的数存入数组返回即可。在下面的代码中,由于 C++ 语言中的堆(即优先队列)为大根堆,我们可以这

么做。而 Python 语言中的堆为小根堆,因此我们要对数组中所有的数取其相反数,才能使用小根堆维护前 k 小值。


复杂度分析


  • 时间复杂度:O(n logk),其中 nn 是数组 arr 的长度。由于大根堆实时维护前 k 小值,所以插入删除都是 O(logk) 的时间复杂度,最坏情况下数组里 n 个数都会插入,所以一共需要 O(nlogk) 的时间复杂度。
  • 空间复杂度:O(k),因为大根堆里最多 k 个数。


vector<int> getLeastNumbers(vector<int>& arr, int k) {
    vector<int> ans(k, 0);
    if (arr.size() == 0 || k == 0) {
        return ans;
    }
    priority_queue<int> q;
    for (int i = 0; i < k; ++i) {    //将前k个数插入堆中
        q.push(arr[i]);
    }
    for (int i = 0; i < (int)arr.size(); ++i) {
        if (q.top() > arr[i]) {        //第 k+1 个数开始遍历,如果当前遍历到的数比大根堆的堆顶的数要小,就把                         
            q.pop();               //堆顶的数弹出,再插入当前遍历到的数
            q.push(arr[i]);
        }
    }
    for (int i = 0; i < k; ++i) {
        ans[i] = q.top();            //把堆中的数存到目标vector中
        q.pop();
    }
    return ans;
}
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