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从长度为N的数组返回前k个值的最佳算法

algorithm

我有n个浮点数的数组,我希望返回前k个(在我的情况下为n〜100,k〜10)

是否有已知的最佳解决方案来解决此问题?

有人可以提供C算法吗?

编辑:实际上这里有两个问题:已排序和未排序。我对未排序感兴趣,应该更快一些!


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2020-07-28

共1个答案

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方法一

由于k很小,因此您可以使用锦标赛方法找到第k个最大值。Knuth的《编程艺术》,第3卷,第212页中介绍了此方法。

首先在n-k +
2个元素上创建一个锦标赛。像淘汰赛网球比赛。首先,将您分成两对,并比较两对的成员(好像这两对进行了比赛而一个输了)。然后,获胜者将再次分成几对,依此类推,直到您获得获胜者为止。您可以将其视为一棵树,获奖者位于顶部。

这需要精确进行n-k + 1次比较。

现在,这些n-k + 2的赢家不能成为您的第k个最大元素。考虑它在比赛中的路径P。

现在从剩余的k-2中选择一个,然后沿着路径P前进,这将为您带来新的最大值。基本上,您可以用k-2元素之一替换以前的获胜者,从而重做锦标赛。令P为新赢家的道路。现在从k-3中选择另一个,然后沿着新路径前进,依此类推。

在用尽k-2的最后,将最大的替换为-infinity,而锦标赛中最大的将成为第k大。您扔掉的元素是前k-1个元素。

这最多需要进行n - k + (k-1) [log (n-k+2)]比较才能找到前k个。虽然它使用O(n)内存。

就比较次数而言,这可能会击败任何选择算法。

方法2

或者,您可以保持k个元素的最小堆。

首先插入k个元素。然后,对于数组的每个元素,如果它小于堆的min元素,则将其丢弃。否则,删除-min堆并从数组中插入元素。

最后,堆将包含前k个元素。这需要O(n log k)比较。

当然,如果n小,仅对数组进行排序就足够了。代码也会更简单。

2020-07-28