钜形不锈钢水箱 发表于 2024-11-27 16:15:12

leetcode hot100【LeetCode 215.数组中的第K个最大元素】java实现

LeetCode 215.数组中的第K个最大元素

标题形貌

给定一个整数数组 nums 和一个整数 k,请返回数组中第 k 个最大的元素。
请留意,要求排名是从大到小的,因此第 k 个最大元素是排序后的第 k 个元素。你需要计划一个高效的算法来办理这个问题。
示例 1:
输入:nums = , k = 2
输出:5
表明:数组中第二大的元素是 5。
示例 2:
输入:nums = , k = 4
输出:4
表明:数组中第四大的元素是 4。
Java 实今世码

class Solution {
    public int findKthLargest(int[] nums, int k) {
      // 使用最小堆来找第k大的元素
      PriorityQueue<Integer> minHeap = new PriorityQueue<>(k);

      for (int num : nums) {
            minHeap.offer(num);
            if (minHeap.size() > k) {
                minHeap.poll(); // 维护堆的大小为k,去除堆中最小的元素
            }
      }

      return minHeap.peek(); // 最小堆的根就是第k大的元素
    }
}
解题思绪

   
[*] 最小堆方法: 我们可以利用最小堆(PriorityQueue)来实现。堆是一个完全二叉树,可以在 O(logn) 时间内进行插入和删除操作。

[*]将数组中的前 k 个元素插入到最小堆中。
[*]如果当前堆中元素个数大于k,则吐出。
[*]最后,堆顶的元素就是第 k 大的元素。
这种方法的时间复杂度是 O(n log k),其中 n 是数组的大小,k 是需要找到的第 k 大元素。

[*] 快速选择法: 另一种方法是使用快速排序的思想,即快速选择(Quickselect)。通过对数组进行划分,选择性地进入有大概包含第 k
大元素的子数组。这个方法的平均时间复杂度是 O(n)。
复杂度分析

   

[*]时间复杂度: 使用最小堆方法时,插入一个元素的时间复杂度是 O(log k),所以对于数组中 n 个元素,总的时间复杂度是 O(n log k)。
[*]空间复杂度: O(k),因为堆中最多存储 k 个元素。
举例阐明执行过程

   假设有数组 nums = ,我们要求第 2 大的元素。

[*]初始数组:,k = 2
[*]创建一个大小为 2 的最小堆:

[*]插入 3,堆为
[*]插入 2,堆为 (因为堆是最小堆,所以自动调整)
[*]插入 1,堆为 (删除最小元素 2)
[*]插入 5,堆为 (删除最小元素 1)
[*]插入 6,堆为 (删除最小元素 3)
[*]插入 4,堆为 (删除最小元素 4)

[*]终极堆中元素为 ,堆顶为 5,即第 2 大元素。

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