算法练习-排序 LeetCode 剑指 Offer 40. 最小的k个数

今日心情：感觉做过的题还是不会 😮‍💨😮‍💨

题目描述：

 LeetCode 剑指 Offer 40. 最小的k个数

输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。

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解题代码：

class Solution {
 
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        process(arr,0,arr.length-1);
 
        int[] res = new int[k];
 
        for(int i = 0; i < k ; i++){
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }
 
    public void process(int[] arr, int L, int R){
        if(L >= R){return;}
        int[] equalRange = partition(arr,L,R);
        process(arr,L,equalRange[0]-1);
        process(arr,equalRange[1]+1,R);
    }
 
    public int[] partition(int[] arr, int L, int R){
        int index = L;
        int lessR = L-1;
        int moreR = R;
 
        while(index < moreR){
            if(arr[index] < arr[R]){
                swap(arr,++lessR,index++);
            }else if(arr[index] > arr[R]){
                swap(arr,--moreR,index);
            }else{
                index++;
            }
        }
        swap(arr,moreR,R);
 
        return new int[]{lessR+1,moreR};
    }
 
    public void swap(int[] arr, int i,int j){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
 
 
}

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解题思路：

采用快排对整个数组进行升序排序

（1）将整个数组按照最后一个数据进行大小划分，大的放在右边，小的放在左边。

        -- 设置范围L 左边起始位置, R右边终点位置，lessR = L-1 小于最后一个数的指标，moreR =R 大于最后一个数的指标。

        -- 从 index = L 开始，以数组最后一个数为判断标准，如果当前index所指的数小于最后一个数，将，lessR加一，与index位置的数进行互换，实际上该数位置不变，然后index加1. 如果当前index所指的数大于最后一个数，此时moreR减1，index不变，对两个位置上的数进行交换。如果相等则index加1，移动index继续判断下一个数。

       -- 当 index == moreR 的时候，说明所有交换完成，退出循环。注意此时最后一个数需要和moreR换位置。

       --  返回 lessR+1 和 moreR 值，进行下一次递归的范围判断。

    public int[] partition(int[] arr, int L, int R){
        int index = L;
        int lessR = L-1;
        int moreR = R;
 
        while(index < moreR){
            if(arr[index] < arr[R]){
                swap(arr,++lessR,index++);
            }else if(arr[index] > arr[R]){
                swap(arr,--moreR,index);
            }else{
                index++;
            }
        }
        swap(arr,moreR,R);
        return new int[]{lessR+1,moreR};
    }

        交换函数 

    public void swap(int[] arr, int i,int j){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

（2）递归函数：（对不等于最后一个数的左右两段进行排序，递归实现整个数组的升序排序）

        -- 退出递归条件：L与R边界撞上的时候

        -- 获取左右边界范围（equalRange[0] 是 lessR+1 ，即等于最后一个数的第一个下标范围，equalRange[1] 是moreR ， 即等于最后一个数的最后一个下标范围）

        -- 对于不等于最后一个数的左右范围进行递归

            递归的左边范围： L 到 equalRange[0]-1        

            递归的右边范围 ：equalRange[1]+1 到 R

    public void process(int[] arr, int L, int R){
        if(L >= R){return;}
        int[] equalRange = partition(arr,L,R);
        process(arr,L,equalRange[0]-1);
        process(arr,equalRange[1]+1,R);
    }

（3）调用递归函数对数组进行升序排序，然后输出前k个数，即为当前数组中前k个最小的值

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