[三分钟学算法]分治-快速排序-最小的K个数：设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。

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设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。

示例：

输入： arr = [1,3,5,7,2,4,6,8], k = 4
输出： [1,2,3,4]

提示：

0 <= len(arr) <= 100000

0 <= k <= min(100000, len(arr))

算法原理

我们可以用快速选择算法来解决：

1. 随机选择一个基准元素key
2. 递归地将数组分成三部分：<key区；=key区；>key区。
3. 分类讨论
   

编写代码

class Solution {
    public int[] smallestK(int[] nums, int k) {
        qsort(nums, 0, nums.length - 1, k);

        int[] ret = new int[k];
        for (int i = 0; i < k; i++)
            ret[i] = nums[i];
        
        return ret;
    }

    public void qsort(int[] nums, int l, int r, int k) {
        if (l >= r) return; // 递归出口

        // 1. 随机选择一个基准元素key
        int key = nums[new Random().nextInt(r - l + 1) + l];
        int left = l - 1, right = r + 1, i = l;

        //2. 将数组分成三块
        while (i < right) {
            if (nums[i] < key) swap(nums, ++left, i++);
            else if (nums[i] == key) i++;
            else swap(nums, --right, i);
        }

        // 3.分类讨论
        int a = left - l + 1, b = right - left -1;
        if (a > k) qsort(nums, l, left, k);
        else if (a + b >= k) return;
        else qsort(nums, right, r, k - a - b);
    }

    public void swap(int[] nums, int i, int j) {
        int tmp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = tmp;
    }
}