快速选择算法 C++ 标准库函数:nth_element

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先看例题:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
        nth_element(nums.begin(), nums.end() - k, nums.end());
        return nums[nums.size() - k];
    }
};

对,就是这么简单,完了,而且速度极快,时间复杂度为O(n);

下面仔细阐述一下这个库函数:

nth 是 "n-th" 的缩写,意思是 "第 n 个"。

拆解

  • n:表示一个整数序号

  • th:英语序数词后缀(如 4th, 5th, 6th)

  • 合起来 n-th:第 n 个

在函数名中的含义

std::nth_element 直译就是 "第 n 个元素"。

它的作用是:把容器中如果完全排序后,应该排在第 n 个位置的那个元素 放到第 n 个位置。

下标从0开始的哦

作用把第二个参数表示的那个位置 "应该排在那个位置的元素"放过去,且不保证其他元素有序。

cpp 复制代码
nth_element(nums.begin(), nums.end() - k, nums.end());
//           ↑             ↑                 ↑
//         起始迭代器    目标位置迭代器      结束迭代器
  • nums.end() - k 就是倒数第 k 个位置

  • 因为是升序排序,倒数第 k 个位置就是第 k 大的元素所在的位置

举例

数组 [3,2,1,5,6,4],k = 2:

  • 完全排序后是 [1,2,3,4,5,6]

  • 第 2 大是 5,在倒数第 2 个位置(下标 4)

  • nth_element 后数组变成类似 [3,2,1,4,5,6](不唯一)

  • 下标 4 的元素必定是 5

复杂度

维度 复杂度
时间 平均 O(n),最坏 O(n²)(但标准库通常用 Introselect 保证 O(n))
空间 O(1)

其他语言的类似函数

语言 等价函数
C++ std::nth_element
Python heapq.nlargest(k, nums)[-1] 或 sorted(nums)[-k]
Java Arrays.sort(nums); return nums[nums.length - k];
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