78-快速排序练习-LeetCode面试题17.14.最小k个数

题目

设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。

示例：

输入： arr = [1,3,5,7,2,4,6,8], k = 4
输出： [1,2,3,4]

提示：

    0 <= len(arr) <= 100000
    0 <= k <= min(100000, len(arr))

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思路

注意到题目要求「任意顺序返回这 k 个数即可」，因此我们只需要确保前 k 小的数都出现在下标为 [0,k) 的位置即可。

利用「快速排序」的数组划分即可做到。

我们知道快排每次都会将小于等于基准值的值放到左边，将大于基准值的值放到右边。

因此我们可以通过判断基准点的下标 idx 与 k 的关系来确定过程是否结束：

• idx<k：基准点左侧不足 k 个，递归处理右边，让基准点下标右移；
• idx>k：基准点左侧超过 k 个，递归处理左边，让基准点下标左移；
• idx=k：基准点左侧恰好 k 个，输出基准点左侧元素。

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代码

class Solution {
    int k;

    public int[] smallestK(int[] arr, int _k) {
        k = _k;
        int n = arr.length;
        int[] ans = new int[k];
        if (k == 0) return ans;
        qsort(arr, 0, n - 1);
        for (int i = 0; i < k; i++) ans[i] = arr[i];
        return ans;
    }

    void qsort(int[] arr, int l, int r) {
        if (l >= r) return ;
        int i = l, j = r;
        int ridx = new Random().nextInt(r - l + 1) + l;
        swap(arr, ridx, l);
        int x = arr[l];
        while (i < j) {
            while (i < j && arr[j] >= x) j--;
            while (i < j && arr[i] <= x) i++;
            swap(arr, i, j);
        }
        swap(arr, i, l);
        if (i > k) qsort(arr, l, i - 1);
        if (i < k) qsort(arr, i + 1, r);
    }

    void swap(int[] arr, int l, int r) {
        int tmp = arr[l];
        arr[l] = arr[r];
        arr[r] = tmp;
    }
}