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leetcode215. 陣列中的第K個最大元素(優先佇列 堆 partition減治 快排優化)

連結:https://leetcode-cn.com/problems/kth-largest-element-in-an-array/

題目:

給定整數陣列 nums 和整數 k,請返回陣列中第 k 個最大的元素。

請注意,你需要找的是陣列排序後的第 k 個最大的元素,而不是第 k 個不同的元素。

用例

示例 1:

輸入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2
輸出: 5
示例2:

輸入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4
輸出: 4

提示:

1 <= k <= nums.length <= 104
-104<= nums[i] <= 104

思路

方法一


優先佇列 小頂堆
保持小頂堆size等於k,如果nums[i]>pq.top() 則去掉堆頂 加入num[i]

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

方法二
快排優化 partition減治
快排可以找到某一元素在序列中的位置,然後查詢k所在區間 遞迴
注意傳統的快排時間複雜度可能退回到O(n^2)(有序條件下)
所以可以加隨機化來增加速度達到O(n)的數學期望

class Solution {
public:
    int quickSelect(vector<int>& a, int l, int r, int index) {
        int q = randomPartition(a, l, r);
        if (q == index) {
            return a[q];
        } else {
            return q < index ? quickSelect(a, q + 1, r, index) : quickSelect(a, l, q - 1, index);
        }
    }

    inline int randomPartition(vector<int>& a, int l, int r) {
        int i = rand() % (r - l + 1) + l;//隨機化處理
        swap(a[i], a[r]);
        return partition(a, l, r);
    }

    inline int partition(vector<int>& a, int l, int r) {
        int x = a[r], i = l - 1;
        for (int j = l; j < r; ++j) {
            if (a[j] <= x) {
                swap(a[++i], a[j]);
            }
        }
        swap(a[i + 1], a[r]);
        return i + 1;
    }

    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
        srand(time(0));
        return quickSelect(nums, 0, nums.size() - 1, nums.size() - k);
    }
};