day7 (面試題40. 最小的k個數)

• 題目描述：
  輸入整數數組 arr ，找出其中最小的 k 個數。例如，輸入4、5、1、6、2、7、3、8這8個數字，則最小的4個數字是1、2、3、4。

• 限制：
  0 <= k <= arr.length <= 10000
  0 <= arr[i] <= 10000

• 示例 1：

  輸入：arr = [3,2,1], k = 2
  輸出：[1,2] 或者 [2,1]

• 示例 2：

  輸入：arr = [0,1,2,1], k = 1
  輸出：[0]

• 我的題解1（用時233ms性能極差）

  class Solution {
      public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
          int[] res = Arrays.copyOf(arr,k);
          if(k == 0) {
              return res;
          }
          Arrays.sort(res);
          for (int i = k; i < arr.length;i++) {
              if (arr[i] < res[k-1]){
                  res[k-1] = arr[i];
                  Arrays.sort(res);
              } 
          }
          return res;
      }
  }
  

• 我的題解2(用時9ms)：

  class Solution {
      public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
          Arrays.sort(arr);
          return Arrays.copyOf(arr,k);
      }
  }
  

• 題解（快排變形，用時2ms，轉載：原文）

class Solution {
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        if (k == 0 || arr.length == 0) {
            return new int[0];
        }
        // 最後一個參數表示我們要找的是下標爲k-1的數
        return quickSearch(arr, 0, arr.length - 1, k - 1);
    }

    private int[] quickSearch(int[] nums, int lo, int hi, int k) {
        // 每快排切分1次，找到排序後下標爲j的元素，如果j恰好等於k就返回j以及j左邊所有的數；
        int j = partition(nums, lo, hi);
        if (j == k) {
            return Arrays.copyOf(nums, j + 1);
        }
        // 否則根據下標j與k的大小關係來決定繼續切分左段還是右段。
        return j > k? quickSearch(nums, lo, j - 1, k): quickSearch(nums, j + 1, hi, k);
    }

    // 快排切分，返回下標j，使得比nums[j]小的數都在j的左邊，比nums[j]大的數都在j的右邊。
    private int partition(int[] nums, int lo, int hi) {
        int v = nums[lo];
        int i = lo, j = hi + 1;
        while (true) {
            while (++i <= hi && nums[i] < v);
            while (--j >= lo && nums[j] > v);
            if (i >= j) {
                break;
            }
            int t = nums[j];
            nums[j] = nums[i];
            nums[i] = t;
        }
        nums[lo] = nums[j];
        nums[j] = v;
        return j;
    }
}