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线性时间复杂度求数组中第K大数

 
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求数组中第K大的数可以基于快排序思想,步骤如下:

1、随机选择一个支点

2、将比支点大的数,放到数组左边;将比支点小的数放到数组右边;将支点放到中间(属于左部分)

3、设左部分的长度为L,

当K < L时,递归地在左部分找第K大的数

当K > L时,递归地在有部分中找第(K - L)大的数

当K = L时,返回左右两部分的分割点(即原来的支点),就是要求的第K大的数

以上思想的代码实现如下:

/**
线性时间复杂度求数组中第K大数
** author :liuzhiwei 
** data   :2011-08-07  
**/
#include "iostream"
using namespace std;

//基于快速排序思想,求数组a中第k大的数,low和high分别为数组的起始和结束位置
//时间复杂度为o(n),n为数组的长度
//1<=k<=n
//如果存在,返回第k大数的下标,否则返回-1

int selectk(int a[], int low, int high, int k)
{
	if(k <= 0)
		return -1;
	if(k > high - low + 1)
		return -1;
	int pivot = low + rand()%(high - low + 1);    //随即选择一个支点
	swap(a[low], a[pivot]);
	int m = low;
	int count = 1;

	//一趟遍历,把较大的数放到数组的左边

	for(int i = low + 1; i <= high; ++i)
	{
		if(a[i] > a[low]) 
		{
			swap(a[++m], a[i]);
			count++;              //比支点大的数的个数为count-1
		}
	}
	swap(a[m], a[low]);           //将支点放在左、右两部分的分界处
	if(count > k)
	{
		return selectk(a, low, m - 1, k);
	}
	else if( count < k)
	{
		return selectk(a, m + 1, high, k - count);
	}
	else
	{
		return m;
	}
}
int main(void)
{
	int a[] = {5, 15, 5, 7, 9, 17,100, 3, 12, 10, 19, 18, 16, 10, 1000,1,1,1,1,1,1,1,1};
	int r = selectk(a, 0, sizeof(a) /sizeof(int) - 1, 5);
	cout<<(r == -1 ? r : a[r])<<endl;
	system("pause");
	return 0;
}

稍微改动一下,就可以修改为求数组中第K小数
完整的代码如下:

/**
线性时间复杂度求数组中第K小数
** author :liuzhiwei 
** data   :2011-08-07  
**/
#include "iostream"
using namespace std;

//基于快速排序思想,求数组a中第k小的数,low和high分别为数组的起始和结束位置
//时间复杂度为o(n),n为数组的长度
//1<=k<=n
//如果存在,返回第k小数的下标,否则返回-1

int selectk(int a[], int low, int high, int k)
{
	if(k <= 0)
		return -1;
	if(k > high - low + 1)
		return -1;
	int pivot = low + rand()%(high - low + 1);    //随即选择一个支点
	swap(a[low], a[pivot]);
	int m = low;
	int count = 1;

	//一趟遍历,把较小的数放到数组的左边

	for(int i = low + 1; i <= high; ++i)
	{
		if(a[i]<a[low]) 
		{
			swap(a[++m], a[i]);
			count++;              //比支点小的数的个数为count-1
		}
	}
	swap(a[m], a[low]);           //将支点放在左、右两部分的分界处
	if(k < count)
	{
		return selectk(a, low, m - 1, k);
	}
	else if( k > count)
	{
		return selectk(a, m + 1, high, k - count);
	}
	else
	{
		return m;
	}
}
int main(void)
{
	int a[] = {5, 15, 5, 7, 9, 17,100, 3, 12, 10, 19, 18, 16, 10, 1000,1,1,1,1,1,1,1,1};
	int r = selectk(a, 0, sizeof(a) /sizeof(int) - 1, 23);
	cout<<(r == -1 ? r : a[r])<<endl;
	system("pause");
	return 0;
}


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