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从一亿个数中找到最大的一万个数

2012-09-27 
从一亿个数中找出最大的一万个数问题定义:? ? ? ? 从一亿个数中找出最大的一万个数不假思索:? ? ? ? 拿到

从一亿个数中找出最大的一万个数

问题定义:

? ? ? ? 从一亿个数中找出最大的一万个数

不假思索:

? ? ? ? 拿到这道题,马上就会想到的方法是建立一个数组把1亿个数装起来,然后用for循环遍历这个数组,找出最大的1万个数来。原因很简单,如果要找最大的那个数,就是这样解决的;而找最大的一万个数,只是重复一万遍。这个解法类似于选择排序,一次将一个正确解放在合适的位置,重复一万次,所以时间复杂度为O(n *m),如果你愿意去实现一下,会发现不等个几十分钟是不会出结果的。

稍做思考:

? ? ? ? 上面的解决方案类似于一个选择排序,而我们知道,所有排序算法中选择排序是比较慢的,所以我们选择快速排序,将整个数组都排好续,然后取前一万个数就是我们想要的结果,solution1就是采用这种方法,将时间减少到只要几秒,可见快速排序真的很快。

深入思考:

? ? ? ? 上面的方法已经有一个不错的效率了,但是,这里我们做了很多无用功,题目只要求我们将前一万个最大的数找到,我们却排序了整个数组,稍微相一下就知道还有很大的优化空间。方法二是解设前一万个数是我们需要找的一万个数,但是假设不一定成立,那么,我们只需要讲后续元素与前一万个数中的最小元素比较,如果最小元素比后续元素小,则交换数据,这样只需要遍历一遍大数组就能得到正确解。时间复杂度为O(n).solution2就是采用这种方法

深思熟虑:

? ? ? ? solution3的基本思路和solution2是一样的,不过做了两点优化。在solution2中,我们需要不断的找出前一万个数中最小的元素,是否可以进行优化呢?答案是肯定的,优化的方法就是维持前一万个数基本有序,则每次只需要查找一个很小的范围,就能找到前一万个数中最小的元素。还有点优化就是,前一万个数无序的时候,查找时间就变长了,就退化成solution2了,所以再交换600次数据以后,再对前一万个数进行排序,这样能提高查找最小元素的时间。

不断否定自己的方法:

? ? ? ? solution4测试了使用mutilset来保存前一万个数的情况,我们知道mutilset采用的是红黑树,且容器中的元素是有序的,正好符合我们的需求,实际测试发现,先率没有solution3快。

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结论:

? ? ? ? 经过层层优化,这个难题只需要半秒时间就解决了,可见算法好坏对于程序效率的影响是巨大的。

参考资料:

? ? ? ? 赖永浩 . 算法优化 . 某某杂志期刊.51--54.

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