【数据结构】TOP-K问题/使用堆解决

💐 🌸 🌷 🍀 🌹 🌻 🌺 🍁 🍃 🍂 🌿 🍄🍝 🍛 🍤

📃个人主页 :阿然成长日记 👈点击可跳转

📆 个人专栏: 🔹数据结构与算法🔹C语言进阶

🚩 不能则学,不知则问,耻于问人,决无长进

🍭 🍯 🍎 🍏 🍊 🍋 🍒 🍇 🍉 🍓 🍑 🍈 🍌 🍐 🍍

文章目录

TOP-K问题

一、题目描述

假设有一亿个数据,内存存储不下,而我们只需要这一亿个数据中最大的前K个。

二、 思路:

1.:存前K个数据入堆

从第二个开始,每存储一个数据进来,就对其进行向上调整,使其一直保持为小堆。直到k-1个节点停止存储。

2.再从第K+1个数据开始读取

此时读取的数据就不再往堆中插入了,而是与堆顶元素进行比较,如果比堆顶大,那么就替换堆顶元素,然后进行基于小堆的向下调整。

3.所有数据读取完毕,堆中剩余的K个就是最大的K个数据

三、代码实现

1.随机产生一万个数据,存入文件中。

c 复制代码
void CreateNDate()
{
	// 造数据
	int n = 10000000;
	srand(time(0));
	const char* file = "data.txt";
	FILE* fin = fopen(file, "w");
	if (fin == NULL)
	{
		perror("fopen error");
		return;
	}

	for (int i = 0; i < n; ++i)
	{
		int x = (rand() + i) % 10000000;
		fprintf(fin, "%d\n", x);
	}

	fclose(fin);
}

2.找前K个最大值

c 复制代码
void PrintTopK(const char* filename, int k)
{
 建堆/用a中前k个元素建堆
	FILE* fout = fopen(filename, "r");
	if (fout == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return;
	}
开辟K个元素空间
	int* minheap = (int*)malloc(sizeof(int) * k);
	if (minheap == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
将前k个元素读入数组minheap
	for (int i = 0; i < k; i++)
	{
		fscanf(fout, "%d", &minheap[i]);
	}
 用前k个数建小堆,使用从下到上的向下调整方法建堆。
k-1下标的双亲节点是(k-1-1)/2;
	for (int i = (k - 2) / 2; i >= 0; --i)
	{
		AdjustDown(minheap, k, i);
	}


将剩余n-k个元素依次与堆顶元素交换,不满足,则替换
	int x = 0;
	while (fscanf(fout, "%d", &x) != EOF)
	{
		if (x > minheap[0])
		{
替换堆顶元素进堆
			minheap[0] = x;
并且进行调整
			AdjustDown(minheap, k, 0);
		}
	}

遍历完所有n个数据后,打印出堆中的数据,就是最大的K个数据啦!
	for (int i = 0; i < k; i++)
	{
		printf("%d ", minheap[i]);
	}
	printf("\n");

	fclose(fout);
}

// fprintf  fscanf

3.测试类:

c 复制代码
int main()
{
	//CreateNDate();
	PrintTopK("data.txt", 5);

	return 0;
}

四、时间复杂度和空间复杂度分析

🔸时间复杂度:O(N*logK);
N:节点个数。K:最大的前K个个数
如果N>>K,那么可以认为时间复杂度是O(N);这也是此算法的厉害之处。

🔸空间复杂度:O(K);
K:最大的前K个个数.

相关推荐
dtq04245 小时前
数据结构 - 堆
数据结构
nhdh11 小时前
B+树揭秘:MySQL索引核心原理全解析
数据结构·b树·mysql
海上小飞龙11 小时前
【KMP算法-下篇】同一道题:Java 库函数 2600 微秒,手写 KMP 16 微秒
java·开发语言·算法
青少儿编程课堂12 小时前
后缀自动机解析:本质不同子串与最长重复片段统计
c++·python·算法·bfs·信息学竞赛
朝朝辞暮i12 小时前
C++ 第 12 课:局部变量、作用域、变量生命周期
开发语言·c++·算法
乐迪信息13 小时前
港口船舶逆行怎么管?AI防爆摄像机搭载智能检测算法
大数据·人工智能·深度学习·算法·计算机视觉
Sirens.14 小时前
Java并发锁详解:六类锁策略与 synchronized 底层原理
java·前端·算法
和裕14 小时前
全纸结构重型纸箱能否满足 1 吨以上设备出口熏蒸豁免要求?通关合规性全解析
大数据·运维·网络·人工智能·算法
tangguofeng15 小时前
不带头结点的链队操作集(不含InitFlag)(C语言版)
算法
苏打豆16 小时前
CRISP源码阅读——基于ROS2力矩反馈控制器与速度加速度零空间
c++·线性代数·算法·矩阵·机器人