第k大数

第k大数

题目描述

有两个序列a,b,它们的长度分别为n和m,那么将两个序列中的元素对应相乘后得到的n*m个元素从大到小排列后的第k个元素是什么?

 

输入

输入的第一行为一个正整数T (T<=10),代表一共有T组测试数据。

每组测试数据的第一行有三个正整数n,m和k(1<=n, m<=100000,1<=k<=n*m),分别代表a序列的长度,b序列的长度,以及所求元素的下标。第二行为n个正整数代表序列a。第三行为m个正整数代表序列b。序列中所有元素的大小满足[1,100000]。

 

输出

对于每组测试数据,输出一行包含一个整数代表第k大的元素是多少。

 

样例输入 Copy

3
3 2 3
1 2 3
1 2
2 2 1
1 1
1 1
2 2 4
1 1
1 1

样例输出 Copy

3
1
1

 这个题目我wa了三次,因为我偏执地相信是可以直接序列相乘得到新的序列,然后在sort,结果错了这么多次,后来上网看了看题解,发现只有线性时间查找才不会超时

//超时版本:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
bool cmp(int a,int b){
    return a>b;
}
int main(){
    int n;
    int t=0;
    while(cin>>t){
        while(t--){
            int n,m,k;
            cin>>n>>m>>k;
            int a[n];
            int b[m];
            int s=n*m;
            int c[s+5];
            int i,j;
            int ans=0;
            for(i=0;i<n;i++){
                cin>>a[i];
            }
            for(i=0;i<m;i++){
                cin>>b[i];
            }
            for(i=0;i<n;i++){
                for(j=0;j<m;j++){
                    c[ans++]=a[i]*b[j];
                }
            }
            sort(c,c+s,cmp);
            cout<<c[k-1]<<endl;
        }
    }
}
//AC版本:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef long long lint;
lint n,m,k;
lint a[100005],b[100005];

bool cmp(lint a,lint b){
    return a>b;
}
lint fun(lint s){
    lint num=0;
    lint i=0;
    lint j=n-1;
    for(;i<n&&j>=0;i++){
        if(a[i]*b[j]>=s)
            num=num+j+1;
        else{
            while(j>=0&&a[i]*b[j]<s)
                j--;
            if(j>=0)
                num=num+j+1;
        }
    }
    return num;
}
lint aa(){
    lint left=a[n-1]*b[n-1];
    lint right=a[0]*b[0];
    lint res=0;
    while(left<=right){
        lint mid=(left+right)/2;
        if(fun(mid)>=k){
            left=mid+1;
            res=mid;
        }
        else
            right=mid-1;
    }
    return res;
}
int main(){
    int t;
    cin>>t;
        while(t--){
            cin>>n>>m>>k;
            memset(a,0,sizeof(a));
            memset(b,0,sizeof(b));
            for(lint i=0;i<n;i++)
                cin>>a[i];
            for(lint i=0;i<m;i++)
                cin>>b[i];
            sort(a,a+n,cmp);
            sort(b,b+m,cmp);
            lint s=aa();
            cout<<s<<endl;
        }
    return 0;
}

 

### 关于解第K大数的算法 #### 排序法 一种简单的方法是对整个数组进行排序,之后直接访问索引为 \(n-k\) 的位置获取第 \(k\) 的数值[^1]。这种方法虽然直观易懂,但是由于涉及到全量数据排序操作,因此整体的时间复杂度较高。 #### 快速选择 (Quickselect) 基于快速排序改进而来的快速选择算法能够在平均情况下达到线性时间复杂度 O(n)[^3]。该算法通过随机选取一个元素作为枢纽,并以此划分序列;如果枢纽的位置正好等于目标位置,则返回此值;否则根据比较结果决定继续处理左半部分还是右半部分的数据集。这种策略有效地减少了不必要的计算开销。 ```cpp // C++ 实现 QuickSelect 查找第 K 小元素 int partition(std::vector<int>& nums, int left, int right) { std::uniform_int_distribution<> dis(left, right); auto pivotIndex = dis(rng); // 随机选枢轴 swap(nums[pivotIndex], nums[right]); int storeIndex = left; for (size_t i = left; i < right; ++i) { if (nums[i] < nums[right]) { swap(nums[storeIndex++], nums[i]); } } swap(nums[right], nums[storeIndex]); return storeIndex; } int quickSelect(std::vector<int>& nums, int l, int r, int index) { while(true){ if(l==r) return nums[l]; int q = partition(nums,l,r); if(q == index) return nums[q]; else if(index<q) r=q-1; else l=q+1; } } ``` 为了找到第 `K` 的数字,在调用上述函数时传入参数 `(l=0, r=n-1, index=n-K)` 即可获得所需的结果。 #### 堆排序/优先队列 利用最堆结构也可以高效解决此类问题。具体做法是先建立一个小顶堆维护前 k 个较的元素,遍历剩余项并更新堆内成员直至结束。最终堆顶即为目标答案之一[^4]。这种方式特别适合用于流式输入场景下的实时查询需。 ```python import heapq def find_kth_largest(nums, k): min_heap = [] for num in nums[:k]: heapq.heappush(min_heap, num) for num in nums[k:]: if num > min_heap[0]: heapq.heapreplace(min_heap, num) return min_heap[0] ``` 以上三种方式各有优劣,实际应用中可根据具体情况选用最适合的一种或组合多种技术共同解决问题。
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