c 求區間第k大數 陣列中求第K大數的實現方法

2021-10-13 11:20:03 字數 1848 閱讀 2327

問題:有乙個大小為n的陣列a[0,1,2,…,n-1],求其中第k大的數。

該問題是乙個經典的問題,在《演算法導論》中被作為單獨的一節提出,而且其解決方法很好的利用了分治的思想,將時間複雜度控制在了o(n),這多少出乎我們的意料,此處暫且不表。

該問題還可以變形為:有乙個大小為 n的陣列a[0,1,2,…,n-1],求其中前k大的數。

一字之差,原問題是「第k大」,變形的問題是「前k大」,但是平均時間複雜度卻都可以控制在o(n),這不由得讓人暗暗稱奇。

我們先分析原問題:有乙個大小為 n的陣列a[0,1,2,…,n-1],求其中第k大的數。

我們先取特例,令k=1,那麼就是取最大的數,只要掃瞄一遍陣列就可以確定該值,如果k=2,則掃瞄兩邊陣列就可以確定第二大的數,依此類推下去,時間複雜度是o(k*n),如果k跟n是乙個數量級,那麼時間複雜度就是o(n*n)了,顯然不是最優的解法。

考慮分治法,難點在於如何將該問題分解為兩個子問題。

快速排序最基礎的一步:

隨機取某乙個數x,將其與陣列末尾元素交換,然後將比其小的數交換至前,比其大的數交換至後。

這一步使某一陣列的快速排序問題分解成兩個子陣列的排序問題,現在我們就依此來解決取第k大的數這個問題。

設陣列下表從0開始,至n-1結束。

1、 隨機取某個數,將其與陣列末尾元素交換。

a)        idx=rand(0,n-1);生成[0,n-1]間的隨機數。

b)        swap(array[idx], array[n-1]);

2、 用末尾元素x,將比x小的數交換至前,比x大的數交換至後,並返回此時x在陣列中的位置mid。

3、 如果mid==n-k,那麼返回該值,這就是第k大的數。

如果mid>n-k,那麼第k大的數在左半數組,且在左半數組中是第k-(n-mid)大的數。

如果mid

複製** **如下:

#include "iostream"

using namespace std;

int random_partion(int *p, int n)

int idx=rand()%n;

swap(p[idx], p[n-1]);

int i=-1;    //i表示最後乙個小於p[n-1]的元素的位置

int j=0;     //j用來掃瞄陣列

for(j=0; j

//將小於p[n-1]的數交換到前半部分

if(p[j]

swap(p[++i], p[j]);

swap(p[++i], p[n-1]);

return i;

int getmaxk(int *p, int n, int k)

int mid;

if(k<=0)

return -1;

if(n

return -1;

mid=random_partion(p, n);   //對原陣列進行一次劃分

if(mid == n-k)      //如果mid==n-k,那麼返回該值,這就是第k大的數

return p[mid];

else if(mid

return getmaxk(p+mid+1, n-mid-1, k);  //如果mid

else

return getmaxk(p, mid, k-(n-mid));   //如果mid>n-k,那麼第k大的數在左半數組,且在左半數組中是第k-(n-mid)大的數

int main(void)

int num,a = ;

num=getmaxk(a, 15, 4);

printf("%d\n",num);

system("pause");

return 0;

求區間第k大

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