《剑指offer》第四十题(最小的k个数)
// 面试题40:最小的k个数
// 题目:输入n个整数,找出其中最小的k个数。例如输入4、5、1、6、2、7、3、8
// 这8个数字,则最小的4个数字是1、2、3、4。 #include <set>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <functional> using namespace std; // ====================方法1====================
//使用Partition函数,利用快排思想找到前K个数
/*Random Partition*/
int RandomInRange(int min, int max)
{
int random = rand() % (max - min + ) + min;
return random;
} void Swap(int* num1, int* num2)
{
int temp = *num1;
*num1 = *num2;
*num2 = temp;
} int Partition(int data[], int length, int start, int end)//快排
{
if (data == nullptr || length <= || start < || end >= length)
throw new exception("Invalid Parameters"); int index = RandomInRange(start, end);//生成随机点
Swap(&data[index], &data[end]);//放到最后 int small = start - ;
for (index = start; index < end; ++index)//把数列中小于随机点的值放到前面
{
if (data[index] < data[end])
{
++small;
if (small != index)
Swap(&data[index], &data[small]);
}
} ++small;
Swap(&data[small], &data[end]);//然后把随机点放入小于它的值的后面 return small;
} /*核心算法*/
void GetLeastNumbers_Solution1(int* input, int n, int* output, int k)
{
if (input == nullptr || output == nullptr || k > n || n <= || k <= )
return; int start = ;
int end = n - ;
int index = Partition(input, n, start, end);
while (index != k - )
{
if (index > k - )
{
end = index - ;
index = Partition(input, n, start, end);
}
else
{
start = index + ;
index = Partition(input, n, start, end);
}
} for (int i = ; i < k; ++i)//可见改变了输入数组
output[i] = input[i];
} // ====================方法2====================
typedef multiset<int, greater<int> > intSet;//greater函数和less相反,这个谓词
typedef multiset<int, greater<int> >::iterator setIterator;//设置迭代器 void GetLeastNumbers_Solution2(const vector<int>& data, intSet& leastNumbers, int k)
{
leastNumbers.clear();//清空 if (k < || data.size() < k)
return; vector<int>::const_iterator iter = data.begin();//vector迭代器
for (; iter != data.end(); ++iter)
{
if ((leastNumbers.size()) < k)
leastNumbers.insert(*iter); else
{
setIterator iterGreatest = leastNumbers.begin();//multiset迭代器 if (*iter < *(leastNumbers.begin()))
{
leastNumbers.erase(iterGreatest);//删除该条目
leastNumbers.insert(*iter);//插入新的,自动排序
}
}
}
} // ====================测试代码====================
void Test(const char* testName, int* data, int n, int* expectedResult, int k)
{
if (testName != nullptr)
printf("%s begins: \n", testName); vector<int> vectorData;
for (int i = ; i < n; ++i)
vectorData.push_back(data[i]); if (expectedResult == nullptr)
printf("The input is invalid, we don't expect any result.\n");
else
{
printf("Expected result: \n");
for (int i = ; i < k; ++i)
printf("%d\t", expectedResult[i]);
printf("\n");
} printf("Result for solution1:\n");
int* output = new int[k];
GetLeastNumbers_Solution1(data, n, output, k);
if (expectedResult != nullptr)
{
for (int i = ; i < k; ++i)
printf("%d\t", output[i]);
printf("\n");
} delete[] output; printf("Result for solution2:\n");
intSet leastNumbers;
GetLeastNumbers_Solution2(vectorData, leastNumbers, k);
printf("The actual output numbers are:\n");
for (setIterator iter = leastNumbers.begin(); iter != leastNumbers.end(); ++iter)
printf("%d\t", *iter);
printf("\n\n");
} // k小于数组的长度
void Test1()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int expected[] = { , , , };
Test("Test1", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, sizeof(expected) / sizeof(int));
} // k等于数组的长度
void Test2()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int expected[] = { , , , , , , , };
Test("Test2", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, sizeof(expected) / sizeof(int));
} // k大于数组的长度
void Test3()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int* expected = nullptr;
Test("Test3", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, );
} // k等于1
void Test4()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int expected[] = { };
Test("Test4", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, sizeof(expected) / sizeof(int));
} // k等于0
void Test5()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int* expected = nullptr;
Test("Test5", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, );
} // 数组中有相同的数字
void Test6()
{
int data[] = { , , , , , , , };
int expected[] = { , };
Test("Test6", data, sizeof(data) / sizeof(int), expected, sizeof(expected) / sizeof(int));
} // 输入空指针
void Test7()
{
int* expected = nullptr;
Test("Test7", nullptr, , expected, );
} int main(int argc, char* argv[])
{
Test1();
Test2();
Test3();
Test4();
Test5();
Test6();
Test7();
system("pause");
return ;
}
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