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快速选择select算法
问题描述:
在一个数组中找出第k小的数。
算法:
快速选择select算法。
策略:五分化中项的中项做pivot
复杂度:最坏情况下O(n)
对比:
1、RANDOMIZED-SELECT,以序列中随机选取一个元素作为主元,可达到线性期望时间O(N)的复杂度。
2、SELECT,快速选择算法,以序列中“五分化中项的中项”,或“中位数的中位数”作为主元(枢纽元),在最坏情况下亦为O(N)的复杂度。
代码实现:
#pragma once #include<iostream> using namespace std; //插入排序,升序 void Insert_Sort(int array[], const int left, const int right) { for (int i = left; i <= right; i++) { int j = i - 1; int key = array[i]; while (j >= left&&array[j] >= key) { array[j + 1] = array[j]; j--; } array[j + 1] = key; } } //找array的中位数的中位数,interval为分段间隔 int FindMedia(int array[], int left, int right, const int interval) { //到头了,不再分段,直接排序,返回中位数 if (right - left +1 <= interval) { Insert_Sort(array, left, right); return(array[(left + right) / 2]); } //分段,对新的中位数数组递归找中位数 int *media_array = new int[(right - left +1 ) / interval]; int i = 0; while (i<(right - left+1) / interval) { Insert_Sort(array, i*interval+left, (i + 1)*interval-1+left); media_array[i] = array[i*interval + interval / 2+left]; i++; } return FindMedia(media_array, 0, (right - left+1) / interval-1, interval); } //找中位数的位置下标 int FindMediaIndex(int array[], int media, int left, int right) { for (int i = left; i <=right; i++) if (array[i] == media) return i; } //寻找array中left-right这一段(right-left+1个元素)中第第k小的数(策略:interval分化中项的中项做pivot) int SelectK(int array[], int left, int right, const int k, const int interval) { //找中位数的中位数 int media = FindMedia(array, left, right, interval); //找media在array中的位置 int media_index = FindMediaIndex(array, media,left, right); //media放尾部 swap(array[media_index], array[right]); int i = left; int j = right - 1; while (i<j) { while (array[i] < media) i++; while (array[j] >= media) j--; if (i < j) swap(array[i], array[j]); } swap(array[right], array[i]); //三种情况 //第k小数在media右边 if (i-left < k - 1)//第k大的数的下标应为k-1 return SelectK(array, i + 1, right, k - (i -left+ 1), interval); //第k小数在media左边 if (i-left>k - 1) return SelectK(array, left, i - 1, k, interval); //第k小数即为media return media; } void main() { int array[] = { 0, 45, 78, 55, 47, 4, 1, 2, 7, 8, 96, 36, 45 }; int arraysize = sizeof(array) / sizeof(int);//数组长度 int k = 3;//找第k大的数 int interval = 5;//分段间隔 int result = SelectK(array, 0, arraysize - 1, k, interval); cout << "第" << k << "小的数为:" << result << endl; //打印数组,便于检查 cout << "数组排序后:" << endl; Insert_Sort(array, 0, arraysize - 1); for (int i = 0; i < arraysize; i++) cout << array[i] << ' '; cout << endl; system("pause"); }
快速选择select算法
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