cpp
class Solution {
public:
int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
// 入口函数,直接调用递归辅助函数
return quickSelect(nums, k);
}
private:
int quickSelect(vector<int>& nums, int k) {
// 1. 随机化选择基准数 (Pivot),防止在面对有序数组时退化到 O(N^2)
int pivot = nums[rand() % nums.size()];
// 2. 三路划分:准备三个桶,分别存放大于、等于、小于基准数的元素
vector<int> big, equal, small;
for (int num : nums) {
if (num > pivot)
big.push_back(num); // 比基准数大的放这里
else if (num < pivot)
small.push_back(num); // 比基准数小的放这里
else
equal.push_back(num); // 和基准数一样的放这里
}
// 3. 核心逻辑:判断第 k 大的元素落在哪个桶里
// 情况 A:如果 big 桶的大小大于等于 k,说明第 k 大一定在 big 桶里
if (k <= big.size())
return quickSelect(big, k);
// 情况 B:如果 nums 总量减去 small 桶的大小小于 k
// 这意味着:k 落在 big 桶和 equal 桶之外,即在 small 桶里
// (等价于 k > big.size() + equal.size())
if (nums.size() - small.size() < k)
// 递归 small 桶时,k 需要减去已经排除掉的较大元素的个数
return quickSelect(small, k - (nums.size() - small.size()));
// 情况 C:k 既不在 big 也不在 small,那它一定就在 equal 桶里
// 既然 equal 桶里的数都等于 pivot,直接返回 pivot 即可
return pivot;
}
};
没关系,这个算法逻辑确实绕。我们丢掉复杂的代码,用打牌 或者分球的例子来直观理解。
快速选择的核心目标是:不排好序,也能定位。
1. 直观比喻:分大小堆
假设有一堆乱七八糟的数字球:[3, 2, 1, 5, 6, 4],我们要找第 2 大的球。
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随便抓一个球作为"基准" :比如抓到了 3。
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分堆:把剩下的球跟 3 比,分成三堆:
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大球堆 (Big) :
[6, 5, 4](它们都比 3 大) -
等球堆 (Equal) :
[3] -
小球堆 (Small) :
[2, 1](它们都比 3 小)
-
2. 关键逻辑:你在哪一堆?
我们要找的是全场第 2 大。现在看这三堆:
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第一堆 (Big) 里面有 3 个球。
-
既然这 3 个球是全场最大的,那么第 2 大的球一定藏在这 3 个球里面!
结论 :剩下那两堆([3] 和 [2, 1])我们可以直接扔掉了!它们绝对不可能是第 2 大。
下一步 :我们只需要在 [6, 5, 4] 这 3 个球里,继续找第 2 大。
3. 运行步骤(动图式拆解)
我们继续刚才的步骤,目标:在 [6, 5, 4] 中找第 2 大。
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再随便抓一个 :比如抓到了 5。
-
分堆:
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大球堆 (Big) :
[6](比 5 大) -
等球堆 (Equal) :
[5](等于 5) -
小球堆 (Small) :
[4](比 5 小)
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判断位置:
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全场最大的是
[6](只有 1 个球)。 -
我们要找第 2 大。
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第 1 大是 6,那么第 2 大不就是紧随其后的"等球堆"里的 5 吗?
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成交!找到结果:5。
4. 为什么代码里有 k - (nums.size() - small.size())?
这是最难懂的地方。想象一下:如果你要找全场第 5 大:
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你发现
Big堆(大球)只有 2 个,Equal堆(等球)只有 1 个。 -
前 3 名都在这两堆里,那第 5 大肯定在
Small堆(小球)里。 -
但是 ,当你把大球和等球扔掉,只盯着小球堆看时,你不能再找"第 5 大"了,因为最强的 3 个已经被你扔了,你现在只需要找小球堆里的第 2 大(5 - 3 = 2)。
5. 总结:它为什么快?
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排序 (QuickSort):每一堆都要管,左边排完排右边。
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快速选择 (QuickSelect):只管有目标的那一堆,另一堆直接消失。
这就好比你在教学楼找人:
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排序:把全校学生按身高排好队,再数第 2 个。
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快速选择:问一句"身高 1米8 以上的在几楼?"。听说在 3 楼,你就直接上 3 楼,1 楼和 2 楼的人你连看都不看。