快速选择算法

平常人们选择数据中某个第几大的数据,往往使用先排序在选择的方法,这种方法的时间复杂度最快为Onlogn(快排时间复杂度),但在数据较大时往往会超出时间限制,故本次介绍时间复杂度为On的快速选择方法

快速选择算法:算法核心为递归和分治,和快速排序算法有一定的相似度,算法大概过程为
1.先判断区间的端点l,r和比较数pivot,pivot可取为arr[l],arr[r],arr[(l + r) / 2)]。

2.进行排序交换,使区间分为两部分,左边部分小于等于pivot,右边部分大于等于pivot。

3.递归排序左右边,当要求的第K个数,k >= sl,则递归排序右边,否则递归排序左边,如果区间只有一个数则返回。

具体算法如下:

public static int quickChoose(int l,int r,int [] arr,int k){
        //如果当前只有一个数存在
        if(l == r){
           return arr[l];
        }
        //否则进行排序和查找
        int i = l - 1,j = r + 1,pivot = arr[l];
        //本次返回j,j + 1
        //当前元素区间不止为一个数时
        while(i < j){
            while(arr[++i] < pivot);
            while(arr[--j] > pivot);
            //如果满足区间元素不为1
            if(i < j){
                int t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }
        }
        //如果在左半部分,直接排序左边求解
        int s1 = j - l + 1;
        if(s1 >= k){
            return quickChoose(l,i - 1,arr,k);
        }else{
            //否则排序右边数组
            k = k - s1;
            return quickChoose( i,r,arr,k);
        }
    }

注意:

1.本次算法应该用j作为分界点,否则不可进行排序分解(排序完成后,j在正中间)

2.数据读取时,scanner读取数据和c++和scanf和get基本用法相同,皆不可读取换行符和空格,若中间存储一次换行符,最好中间调用一次scanner.nextLine().方法。否则读入存在问题

题目链接为:活动 - AcWing

题解如下:

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class QuickChoose {
    static int n;
    static int k;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        final BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        final Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        n = scanner.nextInt();
        k = scanner.nextInt();
        int [] arr = new int[n];
        //读入数据
//        final String s1 = new Scanner(System.in).nextLine();
//        String[] s = bufferedReader.readLine().split(" ");
        for (int i = 0 ; i < n; i++){
            arr[i] = scanner.nextInt();
        }
//        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        System.out.println(quickChoose(0,n - 1,arr,k));
        bufferedReader.close();
    }

    //快速选择方法,该方法用于求出l到r区间范围内的第k个数
    public static int quickChoose(int l,int r,int [] arr,int k){
        //如果当前只有一个数存在
        if(l == r){
           return arr[l];
        }
        //否则进行排序和查找
        int i = l - 1,j = r + 1,pivot = arr[l];
        //本次返回j,j + 1
        //当前元素区间不止为一个数时
        while(i < j){
            while(arr[++i] < pivot);
            while(arr[--j] > pivot);
            //如果满足区间元素不为1
            if(i < j){
                int t = arr[j];
                arr[j] = arr[i];
                arr[i] = t;
            }
        }
        //如果在左半部分,直接排序左边求解
        int s1 = j - l + 1;
        if(s1 >= k){
            return quickChoose(l,i - 1,arr,k);
        }else{
            //否则排序右边数组
            k = k - s1;
            return quickChoose( i,r,arr,k);
        }
    }

}

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