求一个数组中第k大的数,我第一印象是冒泡,因为只要冒泡k趟即可,第一趟冒泡第一大,第二次冒泡第二大,第k次冒泡第k大,时间复杂度为O(kn),n为数组长度。但是我们都知道快速排序是对冒泡的改进,降低冒泡的递归深度,使时间复杂度降低到O(nlgn),为什么不用快排呢?那么快排的时间复杂度又是多少呢?
因为快排每次将数组划分为两组加一个枢纽元素,每一趟划分你只需要将k与枢纽元素的下标进行比较,如果比枢纽元素下标大就从右边的子数组中找,如果比枢纽元素下标小从左边的子数组中找,如果一样则就是枢纽元素,找到,如果需要从左边或者右边的子数组中再查找的话,只需要递归一边查找即可,无需像快排一样两边都需要递归,所以复杂度必然降低。
最差情况如下:假设快排每次都平均划分,但是都不在枢纽元素上找到第k大
第一趟快排没找到,时间复杂度为O(n),第二趟也没找到,时间复杂度为O(n/2),。。。。。,第k趟找到,时间复杂度为O(n/2k),所以总的时间复杂度为
O(n(1+1/2+....+1/2k))=O(n),明显比冒泡快,虽然递归深度是一样的,但是每一趟时间复杂度降低。
快排求第k大数代码如下:
/* Description: Get K large number in a array for example: a={3,1,4,7,5,8,0}, 5 large number is 5 the most optimal algorithm is QuickSort or BubbleSort, or there is a better algorithm for this question. */ #include <stdio.h> #define length(array) sizeof(array)/sizeof(array[0]) #define true 1 #define false 0 int Sort(int *a, int low, int high) { int pivot = a[low]; //这里每次的枢纽元素都取了待排数组的第一个元素,记住是a[low],而不是a[0] if(low < high) //时间复杂度是O(n),n是数组长度 { while(a[high] >= pivot && low < high) high --; a[low] = a[high]; while(a[low] <= pivot && low <high) low ++; a[high] = a[low]; } a[low] = pivot; return low; } int QuickSort_K_MAX(int *a, int low, int high, int k) { if(low >= high) return a[low]; else { int mid = Sort(a,low,high); //划分子递归数组 if(mid > k) QuickSort_K_MAX(a,low,mid-1,k); //左递归 else if(mid < k) QuickSort_K_MAX(a,mid+1,high,k); //右递归,一旦右递归mid+1=high,将退化成冒泡,递归深度将变成n,n为数组长度 else return a[mid]; } } int main() { int a[10] = {10,7,8,6,3,1,5,2,4,9}; int k =6; int len = length(a); printf("%d",QuickSort_K_MAX(a,0,len-1,len-k)); return 0; }