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寻找无序数组的第k大元素

程序员文章站 2024-03-15 22:26:33
...

问题:给定一个无序数组,找出该无序数组的第k大元素。

思路:1.先排序,那么第k个元素自然就是第k大的元素了。

2.使用最小堆,先利用前k个元素建立最小堆,再往后比较,如果有比堆顶元素大的,则调整最小堆,最后堆顶元素便是要找的值。

 

先看第一种解法,使用排序的方法,这里快速排序,代码如下:

	//方法1:先排序,第k个就是第k大元素
	public static int findKthNumber(int[] a,int k) {
		quickSort(a,0,a.length-1);
		return a[a.length-k];
	}
	
	//快速排序
	public static void quickSort(int[] a,int begin,int end) {
		if(begin>=end) {
			return;
		}
		
		int i=begin,j=end;
		int flag=a[begin];
		
		while(i<j) {
			//从右边扫描
			while(i<j && a[j]>flag) {
				j--;
			}
			//交换
			if(i<j) {
				int t=a[i];
				a[i]=a[j];
				a[j]=t;
				i++;
			}
			//从左边扫描
			while(i<j && a[i]<flag) {
				i++;
			}
			
			//交换
			if(i<j) {
				int t=a[i];
				a[i]=a[j];
				a[j]=t;
				j--;
			}
		}
		a[i]=flag;	
		//递归排序
		quickSort(a,begin,i-1);
		quickSort(a,i+1,end);
	}
	

再看第二种方法,使用最小堆:

	//方法2:利用最小堆
	public static int findKthNumber2(int[] a,int k) {
		//将前k个元素调整为最小堆
		buildMinHeap(a,k);
		for(int i=k;i<a.length;i++) {
			if(a[i]>a[0]) {
				a[0]=a[i];
				fixDown(a,0,k);
			}
		}
		return a[0];
	}
	/**
	 * @param a  待调整的堆
	 * @param len  堆的大小
	 */
	public static void buildMinHeap(int[] a,int len) {
		//从最后一个非叶子节点开始,向上调整
		for(int i=(len-2)/2;i>=0;i--) {
			fixDown(a,i,len);
		}
	}
	
	/**
	 * @param a  待调整的堆
	 * @param i  根节点
	 * @param len  堆的大小
	 */
	public static void fixDown(int[] a,int i,int len) {
		int tmp=a[i];
		int parent=i;
		int child=i*2+1;
		//如果还有左孩子
		for(;parent*2+1<len;parent=child) {
			child=parent*2+1;  //左孩子
			//如果存在右孩子,并且右孩子更小,则child指向右孩子
			if(child+1<len && a[child+1]<a[child]) {
				child++;
			}
			//如果父节点更小,则退出
			if(a[child]>a[parent]) {
				break;
			}else {
				int t=a[child];
				a[child]=a[parent];
				a[parent]=t;
			}
		}
		a[parent]=tmp;
	}