C语言堆排序经典算法TopK问题怎么解决

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问题描述：

从arr[1, n]这n个数中，找出最大的k个数，这就是经典的TopK问题

什么是TopK，就是找到一个无序队列中的k个最大数。 TopK的经典算法是堆排序，这里用快排的思想解决。 先上一个快排的代码：

快速排序

private void quickSort1(int[] src, int left, int right) {
        if (left == right) return;
        int index = sort1(src, left, right);
        quickSort1(src, left, index - 1);
        quickSort1(src, index + 1, right);
    }
    private int sort1(int[] src, int start, int end) {
        int left = start;
        int right = end;
        int pivot = start;
        while (left < right) {
            if (src[right] < src[pivot]) {
                if (src[left] > src[pivot]) {
                    swap(src, left, right);
                } else {
                    left++;
                }
            } else {
                right--;
            }
        }
        swap(src, pivot, left);
        return left;
    }

TopK

利用快排的框架实现一个TopK，排序跟快排一样，从大到小排列。 那一次排序结束有三种情况：

• 得到的index==k-1，直接结束，返回数组的前k个元素。

• 得到的index<k-1，这时候说明需要的足够大的数据还不够，需要继续找再小一点的。比如我们需要 [7,6,5]，现在只有 [7,6]，所以还需要找到 [5] 才可以。

• 得到的inedx>k-1，这时候说明大数虽然找到了，但是不知道哪些个是最大k个。比如我们需要 [7,6,5] ，但这时候前面是**[7,4,3,5,6]**，如果直接取前三个，就会取错，所以还要对这些大数进行排序。

看不懂正常，我们拿一个具体的例子来说，可以准备纸笔画一下： 原数组： [4, 6, 1, 3, 2, 7, 9, 5]

第一次遍历，取index=0为哨兵，也就是pivot=4，结束： [7 6 5 9 4 2 3 1] index为 4.

分三种情况：

• k=5，index=k-1，直接返回 [7 6 5 9 4]

• k=2，也就是k<4的情况。

我们发现index>k-1，所以需要继续对index=4左边的进行排序也就是对 [7, 6, 5, 9] 进行排序。 第二次继续取第0个为哨兵，也就是7，排序结束为 [9 7 5 6 4 2 3 1] ，index=1，这个时候index=k-1，结束，得到结果 [9, 7]

• k=6，也就是k>4的情况。

第一遍结束发现index<k-1，需要对index=4右边继续排序。

第二遍结束：[7 6 5 9 4 3 2 1]，index=6，还是大于k-1=5

第三遍：遍历[left, index - 1]，这个时候left=5，index-1=5，左右重合结束，取前6个数字为: [7 6 5 9 4 3]

三种情况分析结束，看代码实现：

//返回topK
    private int[] topKort(int[] src, int left, int right, int k) {
        if (k == src.length) {
            return src;
        }
        if (left == right) {
//排序结束，取前k个数字得到result
            int[] result = new int[k];
            System.arraycopy(src, 0, result, 0, k);
            return result;
        }
//获取一次排序哨兵的位置
        int index = sortBig(src, left, right);
        if (index > k - 1) {//继续排序左边的大数
            topKort(src, left, index - 1, k);
        } else if (index < k - 1) {//继续排序右边的小数，继续找比较大的数
            topKort(src, index + 1, right, k);
        } else {//结束
            int[] result = new int[k];
            System.arraycopy(src, 0, result, 0, k);
            return result;
        }
        return new int[k];
    }
    //从大到小排序 快排思想
    private int sortBig(int[] src, int left, int right) {
        int pivotIndex = left;
        int pivot = src[pivotIndex];
        left++;
        while (left < right) {
            if (src[right] > pivot) {
                if (src[left] < pivot) {
                    swap(src, left, right);
                } else {
                    left++;
                }
            } else {
                right--;
            }
        }
        swap(src, pivotIndex, left);
        return left;
    }

读到这里，这篇“C语言堆排序经典算法TopK问题怎么解决”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注亿速云行业资讯频道。