C語言堆結(jié)構(gòu)處理TopK問題詳解
問題
在一百萬個數(shù)據(jù)中,求出最大的k個數(shù)字,怎么效率高。
1. 將一百萬個數(shù)據(jù)排序,承接上一篇的堆排序,時間復(fù)雜度為O(N * LogN)。但是顯然這并不是最優(yōu)解。
2. 一百萬個數(shù)據(jù)放入一個數(shù)組中,將其視為一個完全二叉樹,并用向下調(diào)整算法將其調(diào)整為一個大堆/小堆,然后Top/Popk次,即可求出前K個最大/最小的數(shù)字,時間復(fù)雜度為:O(N + K*LogN)
3. 用正確的堆處理TopK算法: 先假設(shè)求最大的K個數(shù)字,則建立大小為K的小根堆,然后在一百萬-k個數(shù)據(jù)中,逐個遍歷,若某個數(shù)據(jù)比小根堆的堆頂元素大,則替換掉堆頂元素,然后向下調(diào)整,使得這個堆重新變回一個小根堆。 時間復(fù)雜度為:O(K + (N-k)*LogK)
其實(shí)相較于2,3并沒有時間上的很大提升,但是3在空間復(fù)雜度上有了巨大提升,2的空間為O(N),3為O(K)。 折中思考,3方法是求數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)集合中前K個最大值/最小值的最佳方法
分析
求K個最大值,建小堆,是因?yàn)?,若遍歷途中遇到了那K個數(shù)中的某一個,他一定比堆頂元素大,然后替換進(jìn)去之后,向下調(diào)整,可以使得這個數(shù)字置于這個小根堆的底部。從而達(dá)到目的。
代碼實(shí)現(xiàn)
void AdjustUp(int* a, int child)
{
int parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if (a[child] > a[parent])
{
swap(a[parent], a[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void AdjustDown(int* a,int size, int parent) // size 是總大小,parent是從哪里開始向下調(diào)整
{
int child = parent * 2 + 1;
while (child < size)
{
if (child + 1 < size && a[child + 1] > a[child])
child++;
if (a[child] > a[parent])
{
swap(a[child], a[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}void Print_Heap_Topk(int* a, int n, int k)
{
int* KMaxHeap = new int[k]; // 最大堆存最小的K個數(shù)
for (int i = 0; i < k; ++i)
{
KMaxHeap[i] = a[i];
}
for (int i = (k - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
{
AdjustDown(KMaxHeap, k, i);
}
for (int i = k; i < n; ++i)
{
if (a[i] < KMaxHeap[0])
KMaxHeap[0] = a[i];
AdjustDown(KMaxHeap, k, 0);
}
for (int i = 0; i < k; ++i)
{
cout << KMaxHeap[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test_topk()
{
int n = 10000;
int* a = new int[n];
srand(time(0));
for (int i = 0; i < n; ++i)
a[i] = rand() % 1000000;
a[5] = 1000000 + 1;
a[1231] = 1000000 + 2;
a[531] = 1000000 + 3;
a[5121] = 1000000 + 4;
a[120] = 1000000 + 5;
a[99] = 1000000 + 6;
a[0] = 1000000 + 7;
a[76] = 1000000 + 8;
a[423] = 1000000 + 9;
a[3144] = 1000000 + 10;
a[333] = -100;
a[999] = -200;
a[777] = -500;
a[888] = -800;
a[111] = -1000;
a[798] = -1;
a[1111] = -250;
a[2222] = -350;
a[3333] = -450;
a[4444] = -550;
Print_Heap_Topk(a, n, 10);
}
int main()
{
test_topk();
return 0;
}到此這篇關(guān)于C語言堆結(jié)構(gòu)處理TopK問題詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言TopK問題內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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