Leetcode 215 Kth largest Element in an array

题意:求一个数组中第k大的元素
https://leetcode.com/problems/kth-largest-element-in-an-array/description/

题解:
可以用heap或者快选

heap解法:
heap中保存的应该是前k大的元素,前k大的元素我可以用一个最小堆维护,如果堆中元素个数小于k,或者当前扫描的数字大于堆顶我就放进堆中。扫描结束后,堆顶的元素就是答案

class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
        priority_queue<int, vector<int>, greater<>> q;
        for(int i = 0; i < nums.size(); i++) {
            if( q.size() < k ) {
                q.push(nums[i]);
                continue;
            }
            if(nums[i] > q.top()) {
                q.pop();
                q.push(nums[i]);
            }
        }
        return q.top();
    }
};

算法复杂度: O ( N l o g k ) O(Nlogk) O(Nlogk)
空间复杂度 O ( 1 ) O(1) O(1)

快速选择解法:先找到一个pivot,左右两边需要满足pviot左边的值都比pivot小,右边的值都比pivot大
为l和r的中点元素,并且有i,j两个指针从数组两端开始,一旦有指针i指向的元素大于pivot就停下,指针i指向的元素小于pivot就停下,此时表明
不断交换i和j的元素,直到 i > j, 那么在这次的iteration中, [l, j], [j, i][i,r]分成了三个区间,j,i之间只有一个元素

class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& a, int k) {
        int n = a.size();
        k = n-k;
        return qs(a, 0, n - 1, k);
    }

    int qs(vector<int>& a, int l, int r, int k) {
        while( l < r ) {
            int piv = a[l + (r - l) / 2];
            int i = l;
            int j = r;
            while (i <= j) {
                while(a[i] < piv) i++;
                while(a[j] > piv) j--;
                if(i <= j) swap(a[i++], a[j--]);
            }
            if(k <= j) {
                r = j;
            } else if (k >= i) {
                    l = i;
                    }  else {
                    break;
            }
        }
        return a[k];
    }
};

时间复杂度: O ( n ) O(n) O(n)
空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)

### 关于LeetCode215题的描述 LeetCode215题名为 **Kth Largest Element in an Array**,其问题是要求在一个无序数组中找到第k大的元素。需要注意的是,这里的“第k大”是指按照降序排列后的第k个位置上的数。 #### 解决方案概述 一种常见的解决方法是利用堆排序算法来实现这一目标。通过构建一个小顶堆(Min Heap),可以有效地获取到所需的第k大元素。这种方法的时间复杂度通常为 \(O(n \log k)\),其中 n 是数组长度,而 k 则是我们要找的目标次序[^4]。 以下是基于 Python 的解决方案代码: ```python import heapq def findKthLargest(nums, k): # 使用heapq模块中的nlargest函数直接找出前k大的数并返回最后一个即为我们想要的结果 return heapq.nlargest(k, nums)[-1] # 测试样例 nums = [3, 2, 1, 5, 6, 4] k = 2 print(findKthLargest(nums, k)) # 输出应为5 ``` 此段代码借助了 `heapq` 库里的 `nlargest` 方法简化操作流程,从而达到速定位的目的[^5]。 另外还有一种方式就是先对整个列表完成全面排序之后再取相应索引处数值作为最终答案;不过这种做法虽然直观却可能带来不必要的计算负担,在性能上未必优于上述提到过的最小堆策略。 ### 提供更高效的解答思路 除了运用内置库外还可以手动创建最大堆(MaxHeap), 并持续移除顶部直到剩下最后那个代表所需值为止; 或者采用分治法(Divide And Conquer Approach)像择(Quickselect Algorithm)那样只关注局部区域进而减少整体迭代次数以提高效率至平均情况下的线性时间复杂度 O(N)[^6].
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