随机选择算法

求无序数组中第k大的数,如果我们先将数组排序,然后再得到第k大的数,就前面所学的排序算法而言,最好的时间复杂度也是O(n*logn)。我们可以借助快速排序的划分方法,实现一个时间复杂度为O(n)的解法。

    public static void partition(int[] arr,int l,int r,int x){
        first=l;
        last=r;
        int i=l;
        while(i<=last){
            if(arr[i]<x){
                swap(arr,i,first);
                i++;
                first++;
            }
            else if(arr[i]==x) i++;
            else {
                swap(arr,i,last);
                last--;
            }
        }
    }

上面是快排的划分代码,执行结束之后,[first,last]区域即为数组中=x的区域,因此我们只需检查第k大的那个数是否落在这个区域之中,如果是,那么这个x就是第k大的数;否则根据划分结果,考虑继续向左侧或者右侧进行划分。
划分图解
class Solution {
    public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
        // 由于是升序排序,求第k大的数就是求第n-k小的数
        return selectNum(nums,nums.length-k);
    }
    public static int first,last;

    public static void swap(int[] arr,int i,int j){
        int temp=arr[i];
        arr[i]=arr[j];
        arr[j]=temp;
    }

    public static int selectNum(int[] arr,int i){
        int ans=-1;
        for(int l=0,r=arr.length-1;l<=r;){
            partition(arr,l,r,arr[l+(int)(Math.random()*(r-l+1))]);
            if(i<first) r=first-1;
            else if(i>last) l=last+1;
            else {
                ans=arr[i];
                break;
            }
        }
        return ans;
    }

    public static void partition(int[] arr,int l,int r,int x){
        first=l;
        last=r;
        int i=l;
        while(i<=last){
            if(arr[i]<x){
                swap(arr,i,first);
                i++;
                first++;
            }
            else if(arr[i]==x) i++;
            else {
                swap(arr,i,last);
                last--;
            }
        }
    }
}

时间复杂度分析

最好和最差情况时间复杂度

由于我们这里选择了从数组中随机选择数的方法,因此根据期望,时间复杂度可达O(n)。

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