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编程之好2.5——寻找最大的K个数

2012-07-16 
编程之美2.5——寻找最大的K个数问题:从一组数中选出其中最大的K个数,当这组数的个数为几百、几百万、几百亿时

编程之美2.5——寻找最大的K个数

问题:

从一组数中选出其中最大的K个数,当这组数的个数为几百、几百万、几百亿时分别适合采用哪些算法?

 

个数为几百时,使用顺序统计法(看算法导论第9章):

     算法思想是对输入数组进行递归划分,一边的数据小于选定数,另一边的数据大于等于选定数。但和快速排序不同的是,快速排序会递归处理划分的两边,而顺序统计法只处理划分的一边。其随机化算法的期望时间为O(n)。

个数为几百万时,数据量较大不适合全装入内存中,能容忍多次访问,可使用二分中值法(用法有点奇怪,个人不太喜欢):

      本质上是通过二分思想找出第K大的数的值。算法从[Min, Max]开始逐渐缩小第K大的数取值的范围,时间复杂度为O(N*log(Max-Min))。

 

个数为几万亿时,数据量较大不适合全装入内存中,且无法容忍多次访问,所有数据只能访问一次,推荐使用最小堆法(上面那种情况也推荐使用这个方法),但要求K较小,否则无法在内存存下整个最小堆。

      用容量为K的最小堆来存储最大的K个数,最小堆的堆顶元素就是最大K个数中最小的一个。每次考虑一个新的元素时,将其与堆顶的元素进行比较,只有当它大于堆顶元素时,才用其替换堆顶元素,并更新最小堆。时间复杂度为O(N*logK)。

 

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