【数据结构与算法】找出最小的k个数：三路快速排序算法思想实现

找出最小的k个数：三路快速排序算法思想实现

Java

https://leetcode-cn.com/problems/zui-xiao-de-kge-shu-lcof/solution/zui-xiao-de-kge-shu-san-lu-kuai-su-pai-x-5xro/

https://leetcode-cn.com/problems/smallest-k-lcci/solution/zui-xiao-kge-shu-san-lu-kuai-su-pai-xu-s-ns7y/

解题思路

本题类似找第K大的值的思路，同学们可以看看我关于那题的解法。同样的，找出最小的k个数也可以用快速排序算法的思路来解题。因为快速排序算法的隔断（partition）是排序好之后的位置固定不变了的，然后在这之前的是小于隔断的值，在这之后是大于隔断的值，那找出最小的k个数不就通过快速排序算法的隔断找到k的位置，然后返回在这之前的值组成的数组就行。

首先同样的，确保最小的k个数在数组中能找到，因为我这边使用的三路快速排序算法（对全部一样的数值的数组有速度优势），需要传回两个值，Java不支持多变量返回，我就直接写在一个函数里了，首先是初始化好相关变量，约定好隔断：V，(l,tl)<V,[tl,i)=V,[i,tg]未处理,(tg,r)>V，然后遍历[l,r)，把相对应的元素放置到对应位置，最后处理隔断V，处理好之后就变成了[l,tl)<V, [tg,r)>V, [tl,tg) = V，这样，我们再判断k在哪个区间，如果是在等于V的区间，V是已经排好序了的，那就可以直接返回，在小于V的区间就调整r值后再次找隔断，同理大于V则调整l之后再调整，这样一步一步就能得到k处的元素值。找到K所在的位置之后，小于它的元素就都在它前面了，直接复制到新数组返回就好了。

对三路快速排序算法不太了解的同学可以去了解一下，这边双路应该也是可以实现的。

代码

class Solution {
     public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        if(k>=arr.length){
            return arr;
        }
        Random random = new Random();
        int l = 0,r = arr.length;
        // [l,r)
        while (true){
            int rd = random.nextInt(r-l)+l;
            swap(arr,rd,l);

            // (l,tl)<V,(tg,r)>V,[i,tg]未处理,[tl,i) = V
            int i=l+1,tl = l+1,tg=r-1;
            while (i<=tg){
                if(arr[i]>arr[l]){
                    swap(arr,tg,i);
                    tg--;
                }else if(arr[i]<arr[l]){
                    swap(arr,tl,i);
                    tl++;
                    i++;
                }else {
                    i++;
                }
            }
            tl--;
            swap(arr,tl,l);
            // [l,tl)<V,(tg,r)>V,[tl,tg] = V
            tg++;
            // [l,tl)<V,[tg,r)>V,[tl,tg) = V

            if(k>=tl&&k<=tg){
                return Arrays.copyOf(arr,k);
            }else if(k<tl){
                r = tl;
            }else {
                l = tg;
            }
        }
    }

    private void swap(int[] arr,int i,int j){
        int t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }
}