#include <ctime>
#include <iostream>
using namespace std; template <class Type>
void Swap(Type &x,Type &y); inline int Random(int x, int y); template <class Type>
void BubbleSort(Type a[],int p,int r); template <class Type>
int Partition(Type a[],int p,int r,Type x); template <class Type>
Type Select(Type a[],int p,int r,int k); void main()
{
//初始化数组
int a[]; //必须放在循环体外面
srand((unsigned)time()); for(int i=; i<; i++)
{
a[i] = Random(,);
cout<<"a["<<i<<"]:"<<a[i]<<" ";
}
cout<<endl; cout<<"第23小元素是"<<Select(a,,,)<<endl; //重新排序,对比结果
BubbleSort(a,,);
for(i=; i<; i++)
{
cout<<"a["<<i<<"]:"<<a[i]<<" ";
}
cout<<endl;
} template <class Type>
void Swap(Type &x,Type &y)
{
Type temp = x;
x = y;
y = temp;
} inline int Random(int x, int y)
{
int ran_num = rand() % (y - x) + x;
return ran_num;
} //冒泡排序
template <class Type>
void BubbleSort(Type a[],int p,int r)
{
//记录一次遍历中是否有元素的交换
bool exchange;
for(int i=p; i<r;i++)
{
exchange = false ;
for(int j=; j<=r-i; j++)
{
if(a[j]<a[j-])
{
Swap(a[j],a[j-]);
exchange = true;
}
}
//如果这次遍历没有元素的交换,那么排序结束
if(false == exchange)
{
break ;
}
}
} template <class Type>
int Partition(Type a[],int p,int r,Type x)
{
int i = p-,j = r + ; while(true)
{
while(a[++i]<x && i<r);
while(a[--j]>x);
if(i>=j)
{
break;
}
Swap(a[i],a[j]);
}
return j;
} template <class Type>
Type Select(Type a[],int p,int r,int k)
{
if(r-p<)
{
BubbleSort(a,p,r);
return a[p+k-];
}
//(r-p-4)/5相当于n-5
for(int i=; i<=(r-p-)/; i++)
{
//将元素每5个分成一组,分别排序,并将该组中位数与a[p+i]交换位置
//使所有中位数都排列在数组最左侧,以便进一步查找中位数的中位数
BubbleSort(a,p+*i,p+*i+);
Swap(a[p+*i+],a[p+i]);
}
//找中位数的中位数
Type x = Select(a,p,p+(r-p-)/,(r-p-)/);
i = Partition(a,p,r,x);
int j = i-p+;
if(k<=j)
{
return Select(a,p,i,k);
}
else
{
return Select(a,i+,r,k-j);
}
}

提醒:此篇需要先理解快速排序。

[图解+例子]

一、建立随机数组

(共27个数)(代码中为100个数,为了放得下举的例子改为27个)


二、给线性时间选择函数Select()传参

Type a[]  数组a

int p  起始位置

int r   结束位置

int k   查找第k小


三、判断

元素个数<75  不需要线性选择--》直接进行冒泡排序返回a[p+k-1](第k小元素)

元素个数>75   进行线性选择  --》进行下一步


四、线性时间选择

  1- 分组并取各组中位数 (将元素每5个分成一组,分别排序,并将该组中位数与a[p+i]交换位置 )【图中绿线12345表示要交换的一对对数据】

  for(int i=0; i<=(r-p-4)/5; i++)
  {
  BubbleSort(a,p+5*i,p+5*i+4);
  Swap(a[p+5*i+2],a[p+i]);
  }

  目的:使所有组的中位数都排列在数组最左侧,以便进一步查找中位数的中位数

  2- 查找中位数的中位数 

  Type x = Select(a , p , p+(r-p-4)/5 , (r-p-4)/10 );

  p到p+(r-p-4)/5为中位数的范围,p+(r-p-4)/5  ÷  2   =   (r-p-4)/10-->中位数的中位数

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

  

  3-用找到的中位数的中位数做为快速排序的标准进行一趟快速排序(前面有篇讲的快速排序为了方便直接用第一个做标准,也有用随机数做标准的)

  i = Partition(a,p,r,x);

  排序结束后,标准元素将数组分为三部分:左,标准元素,右。

  快排讲过啦,这里快速排序省略图解啦 !想看点这里 快速排序

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

  4-判断 

  快速排序后看成三部分:左,标准元素,右。

  左都比标准元素小,右都比它大;(此时左右还是乱序,只有标准元素找到了它最终应该排的位置,这里不清晰先看快速排序那篇文章)

  所以判断下我们要找的第k小是比它大(在右)还是比它小(在左);

  int j = i-p+1;
  if(k<=j)
  {
    return Select(a,p,i,k);
  }
  else
  {
    return Select(a,i+1,r,k-j);
  }

  i为快速排序返回值,j = i - 起始位置 + 1;

  小于或者等于,对左半段重复上述操作(递归);

  反之,对右半段。

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

[特例]

有空更新。。。

[总结]

线性时间选择其实就是————>>快速排序的加强版,

快速排序中的标准元素变为————>>分组后取得的各组中位数的中位数。

所以多了一步取中位数的操作而已。

本人保留解析著作权。

算法引用自 王晓东. 计算机算法设计与分析[M]. 电子工业出版社, 2012.

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