最小的k个数（Java实现）

最小的k个数（Java实现）

题目：输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。

package Day47;

import java.util.Arrays;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

/**
 * @Author Zhongger
 * @Description 最小的k个数, 输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。
 * @Date 2020.3.20
 */
public class GetLeastNumbersSolution {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr={4,5,1,6,2,7,3,8};
        System.out.println(Arrays.toString(new GetLeastNumbersSolution().getLeastNumbers2(arr, 4)));
    }

    /**
     * 思路就是先冒泡排序，然后取前k个数即可
     * @param arr
     * @param k
     * @return
     */
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        int[] resArr = new int[k];
        if (k<=0){
            return resArr;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = i; j < arr.length; j++) {
                if (arr[i]>arr[j]){
                    int temp=arr[i];
                    arr[i]=arr[j];
                    arr[j]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            resArr[i]=arr[i];
        }
        return resArr;

    }

}

以上的思路大家都很容易想得到，但是效率不高，时间复杂度要去到O(n^2)
所以我又学习了一种思路，借助堆这个数据结构来实现，可以使用一个大小为 k 的最大堆（大顶堆），将数组中的元素依次入堆，当堆的大小超过 k 时，便将多出的元素从堆顶弹出。由于每次从堆顶弹出的数都是堆中最大的，最小的 k 个元素一定会留在堆里。这样，把数组中的元素全部入堆之后，堆中剩下的 k 个元素就是最大的 k 个数了。

 /**
     * 最大堆法，比较直观的想法是使用堆数据结构来辅助得到最小的 k 个数。堆的性质是每次可以找出最大或最小的元素。我们可以使用一个大小为 k 的最大堆（大顶堆），
     * 将数组中的元素依次入堆，当堆的大小超过 k 时，便将多出的元素从堆顶弹出。
     * 由于每次从堆顶弹出的数都是堆中最大的，最小的 k 个元素一定会留在堆里。这样，把数组中的元素全部入堆之后，堆中剩下的 k 个元素就是最大的 k 个数了。
     * @param arr
     * @param k
     * @return
     */
    public int[] getLeastNumbers2(int[] arr, int k){
        if (k <= 0) {
            return new int[0];
        }
        //构建最大堆，因为PriorityQueue默认是最小堆的
        Queue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>(k, (i1, i2) -> Integer.compare(i2, i1));


        for (int i : arr) {
            priorityQueue.add(i);
            if (priorityQueue.size()>k){
                priorityQueue.poll();// 删除堆顶最大元素
            }
        }

        //将堆中的元素添加到数组
        int[] res=new int[priorityQueue.size()];
        int j=0;
        for (int e: priorityQueue) {
            res[j++]=e;
        }
        return res;
    }