你可以遍历这些数字，需要O(n)

只要发现一个大于当前最小值的值，就将新值添加到一个大小为100的循环队列中。

循环队列的最小值就是新的比较值。继续往队列中添加。如果已满，则从队列中提取最小值。

你可以保留一个最大的100个数字的优先队列，遍历10亿个数字。每当遇到大于队列中最小数字(队列头)的数字时，删除队列头并将新数字添加到队列中。

用堆实现的优先级队列的插入+删除复杂度为O(log K).(其中K = 100，要查找的元素数量。N = 10亿，数组中元素的总数)。

在最坏的情况下，你得到十亿*log2(100)这比十亿*log2(十亿)对于O(N log N)基于比较的排序要好。

一般来说，如果你需要一组N个数字中最大的K个数字，复杂度是O(N log K)而不是O(N log N)，当K与N相比非常小时，这可能非常重要。

这种优先级队列算法的预期时间非常有趣，因为在每次迭代中可能会出现插入，也可能不会出现插入。

第i个数字插入队列的概率是一个随机变量大于同一分布中至少i- k个随机变量的概率(前k个数字自动添加到队列中)。我们可以使用顺序统计(见链接)来计算这个概率。

例如，假设这些数字是从{0,1}中均匀随机选择的，第(i-k)个数字(从i个数字中)的期望值为(i-k)/i，并且随机变量大于此值的概率为1-[(i-k)/i] = k/i。

因此，期望插入数为:

期望运行时间可表示为:

(k时间生成包含前k个元素的队列，然后是n-k个比较，以及如上所述的预期插入次数，每次插入的平均时间为log(k)/2)

注意，当N与K相比非常大时，这个表达式更接近于N而不是nlog K。这有点直观，就像在这个问题的情况下，即使经过10,000次迭代(与十亿次相比非常小)，一个数字被插入队列的机会也非常小。

但是我们不知道数组的值是均匀分布的。它们可能趋向于增加，在这种情况下，大多数或所有数字将成为所见最大的100个数字集合的新候选数。这个算法的最坏情况是O(N log K)

或者如果它们呈递减的趋势，最大的100个数字中的大多数将会非常早，我们的最佳情况运行时间本质上是O(N + K log K)对于K比N小得多的K，它就是O(N)

脚注1:O(N)整数排序/直方图

计数排序或基数排序都是O(N)，但通常有更大的常数因子，使它们在实践中比比较排序更差。在某些特殊情况下，它们实际上相当快，主要是对于窄整数类型。

例如，计数排序在数字很小的情况下表现良好。16位数字只需要2^16个计数器的数组。而不是实际展开到一个排序的数组，你可以扫描你建立的直方图作为计数排序的一部分。

在对数组进行直方图化之后，您可以快速回答任何顺序统计的查询，例如最大的99个数字，最大的200到100个数字)32位数字将计数分散到一个更大的数组或计数器哈希表中，可能需要16gib的内存(每个2^32个计数器4字节)。在真正的cpu上，可能会有很多TLB和缓存失误，不像2^16个元素的数组，L2缓存通常会命中。

类似地，Radix Sort可以在第一次传递后只查看顶部的桶。但常数因子仍然可能大于logk，这取决于K。

注意，每个计数器的大小足够大，即使所有N个整数都是重复的，也不会溢出。10亿略小于2^30，所以一个30位无符号计数器就足够了。32位有符号或无符号整数就可以了。

如果有更多的计数器，则可能需要64位计数器，初始化为零并随机访问需要占用两倍的内存。或者是少数溢出16或32位整数的计数器的哨兵值，以指示计数的其余部分在其他地方(在一个小字典中，例如映射到64位计数器的哈希表中)。

取十亿个数字中的前一百个，然后排序。现在只需遍历十亿，如果源数大于100中最小的数，则按排序顺序插入。你得到的结果更接近于O(n)除以集合的大小。

您可以使用快速选择算法在(按顺序)索引[十亿-101]处查找数字 然后遍历这些数字找出比这个数字更大的数。

array={...the billion numbers...} 
result[100];

pivot=QuickSelect(array,billion-101);//O(N)

for(i=0;i<billion;i++)//O(N)
   if(array[i]>=pivot)
      result.add(array[i]);

该算法时间为:2 X O(N) = O(N)(平均情况性能)

Thomas Jungblut建议的第二个选择是:

使用堆构建最大堆将花费O(N)，然后前100个最大的数字将在堆的顶部，所有你需要的是把它们从堆(100 X O(Log(N))。

该算法时间为:O(N) + 100 X O(Log(N)) = O(N)

虽然其他的quickselect解决方案已经被否决，但事实是quickselect将比使用大小为100的队列更快地找到解决方案。在比较方面，Quickselect的预期运行时间为2n + o(n)。一个非常简单的实现是

array = input array of length n
r = Quickselect(array,n-100)
result = array of length 100
for(i = 1 to n)
  if(array[i]>r)
     add array[i] to result

这平均需要3n + o(n)次比较。此外，quickselect将数组中最大的100个项保留在最右边的100个位置，这可以提高效率。所以实际上，运行时间可以提高到2n+o(n)。

有一个问题是，这是预期的运行时间，而不是最坏的情况，但通过使用一个不错的主元选择策略(例如，随机选择21个元素，并选择这21个元素的中位数作为主元)，那么比较的数量可以保证高概率为(2+c)n对于任意小的常数c。

事实上，通过使用优化的抽样策略(例如随机抽样平方根(n)个元素，并选择第99百分位数)，对于任意小的c(假设K，要选择的元素数量为o(n))，运行时间可以降至(1+c)n + o(n)。

另一方面，使用大小为100的队列将需要O(log(100)n)个比较，log以2为底100的对数大约等于6.6。

如果我们从更抽象的意义上考虑这个问题，即从大小为N的数组中选择最大的K个元素，其中K=o(N)，但K和N都趋于无穷大，那么快速选择版本的运行时间将是o(N)，队列版本的运行时间将是o(N log K)，因此在这种意义上，快速选择也渐近地更好。

在注释中，提到队列解决方案将在随机输入的预期时间N + K log N内运行。当然，随机输入假设永远不会成立，除非问题明确地说明了这一点。队列解决方案可以以随机顺序遍历数组，但这将产生对随机数生成器的N次调用的额外成本，以及排列整个输入数组或分配一个长度为N的包含随机索引的新数组。

如果问题不允许您移动原始数组中的元素，并且分配内存的成本很高，因此不能复制数组，那就是另一回事了。但严格地从运行时间来看，这是最好的解决方案。

我对此的直接反应是使用堆，但有一种方法可以使用QuickSelect，而不需要在任何时候保留所有的输入值。

创建一个大小为200的数组，并用前200个输入值填充它。运行QuickSelect并丢弃低100个位置，留下100个空闲位置。读入接下来的100个输入值并再次运行QuickSelect。继续执行，直到以100个批次为单位运行整个输入。

最后是前100个值。对于N个值，您运行QuickSelect大约N/100次。每个快速选择的代价大约是某个常数的200倍，所以总代价是某个常数的2N倍。在我看来，输入的大小是线性的，不管我在这个解释中硬连接的参数大小是100。

我用Python写了一个简单的解决方案，以防有人感兴趣。它使用bisect模块和一个临时返回列表，它保持排序。这类似于优先级队列实现。

import bisect

def kLargest(A, k):
    '''returns list of k largest integers in A'''
    ret = []
    for i, a in enumerate(A):
        # For first k elements, simply construct sorted temp list
        # It is treated similarly to a priority queue
        if i < k:
            bisect.insort(ret, a) # properly inserts a into sorted list ret
        # Iterate over rest of array
        # Replace and update return array when more optimal element is found
        else:
            if a > ret[0]:
                del ret[0] # pop min element off queue
                bisect.insort(ret, a) # properly inserts a into sorted list ret
    return ret

使用100,000,000个元素和最坏情况输入是一个排序列表:

>>> from so import kLargest
>>> kLargest(range(100000000), 100)
[99999900, 99999901, 99999902, 99999903, 99999904, 99999905, 99999906, 99999907,
 99999908, 99999909, 99999910, 99999911, 99999912, 99999913, 99999914, 99999915,
 99999916, 99999917, 99999918, 99999919, 99999920, 99999921, 99999922, 99999923,
 99999924, 99999925, 99999926, 99999927, 99999928, 99999929, 99999930, 99999931,
 99999932, 99999933, 99999934, 99999935, 99999936, 99999937, 99999938, 99999939,
 99999940, 99999941, 99999942, 99999943, 99999944, 99999945, 99999946, 99999947,
 99999948, 99999949, 99999950, 99999951, 99999952, 99999953, 99999954, 99999955,
 99999956, 99999957, 99999958, 99999959, 99999960, 99999961, 99999962, 99999963,
 99999964, 99999965, 99999966, 99999967, 99999968, 99999969, 99999970, 99999971,
 99999972, 99999973, 99999974, 99999975, 99999976, 99999977, 99999978, 99999979,
 99999980, 99999981, 99999982, 99999983, 99999984, 99999985, 99999986, 99999987,
 99999988, 99999989, 99999990, 99999991, 99999992, 99999993, 99999994, 99999995,
 99999996, 99999997, 99999998, 99999999]

我花了40秒计算1亿个元素，所以我不敢计算10亿个元素。为了公平起见，我给它提供了最坏情况的输入(具有讽刺意味的是，一个已经排序的数组)。

The simplest solution is to scan the billion numbers large array and hold the 100 largest values found so far in a small array buffer without any sorting and remember the smallest value of this buffer. First I thought this method was proposed by fordprefect but in a comment he said that he assumed the 100 number data structure being implemented as a heap. Whenever a new number is found that is larger then the minimum in the buffer is overwritten by the new value found and the buffer is searched for the current minimum again. If the numbers in billion number array are randomly distributed most of the time the value from the large array is compared to the minimum of the small array and discarded. Only for a very very small fraction of number the value must be inserted into the small array. So the difference of manipulating the data structure holding the small numbers can be neglected. For a small number of elements it is hard to determine if the usage of a priority queue is actually faster than using my naive approach.

I want to estimate the number of inserts in the small 100 element array buffer when the 10^9 element array is scanned. The program scans the first 1000 elements of this large array and has to insert at most 1000 elements in the buffer. The buffer contains 100 element of the 1000 elements scanned, that is 0.1 of the element scanned. So we assume that the probability that a value from the large array is larger than the current minimum of the buffer is about 0.1 Such an element has to be inserted in the buffer . Now the program scans the next 10^4 elements from the large array. Because the minimum of the buffer will increase every time a new element is inserted. We estimated that the ratio of elements larger than our current minimum is about 0.1 and so there are 0.1*10^4=1000 elements to insert. Actually the expected number of elements that are inserted into the buffer will be smaller. After the scan of this 10^4 elements fraction of the numbers in the buffer will be about 0.01 of the elements scanned so far. So when scanning the next 10^5 numbers we assume that not more than 0.01*10^5=1000 will be inserted in the buffer. Continuing this argumentation we have inserted about 7000 values after scanning 1000+10^4+10^5+...+10^9 ~ 10^9 elements of the large array. So when scanning an array with 10^9 elements of random size we expect not more than 10^4 (=7000 rounded up) insertions in the buffer. After each insertion into the buffer the new minimum must be found. If the buffer is a simple array we need 100 comparison to find the new minimum. If the buffer is another data structure (like a heap) we need at least 1 comparison to find the minimum. To compare the elements of the large array we need 10^9 comparisons. So all in all we need about 10^9+100*10^4=1.001 * 10^9 comparisons when using an array as buffer and at least 1.000 * 10^9 comparisons when using another type of data structure (like a heap). So using a heap brings only a gain of 0.1% if performance is determined by the number of comparison. But what is the difference in execution time between inserting an element in a 100 element heap and replacing an element in an 100 element array and finding its new minimum?

在理论层面:在堆中插入需要多少比较。我知道它是O(log(n))但常数因子有多大呢?我 在机器级别:缓存和分支预测对堆插入和数组中线性搜索的执行时间有什么影响? 在实现级别:库或编译器提供的堆数据结构中隐藏了哪些额外成本?

我认为，在人们试图估计100个元素堆和100个元素数组的性能之间的真正区别之前，这些都是必须回答的一些问题。所以做一个实验并测量真实的表现是有意义的。

求n个元素中最大的m个元素，其中n >>> m

最简单的解决方案，每个人都应该很明显，就是简单地做m次冒泡排序算法。

然后打印出数组的最后n个元素。

它不需要外部数据结构，并且使用了一种大家都知道的算法。

运行时间估计为O(m*n)。到目前为止最好的答案是O(nlog (m))，所以这个解决方案对于小m来说并不显着昂贵。

我并不是说这不能改进，但这是迄今为止最简单的解决方案。

如果在面试中被问到这个问题，面试官可能想看你解决问题的过程，而不仅仅是你的算法知识。

The description is quite general so maybe you can ask him the range or meaning of these numbers to make the problem clear. Doing this may impress an interviewer. If, for example, these numbers stands for people's age then it's a much easier problem. With a reasonable assumption that nobody alive is older than 200, you can use an integer array of size 200 (maybe 201) to count the number of people with the same age in just one iteration. Here the index means the age. After this it's a piece of cake to find 100 largest numbers. By the way this algorithm is called counting sort.

无论如何，让问题更具体、更清楚对你在面试中是有好处的。

我看到了很多O(N)的讨论，所以我提出了一些不同的想法。

关于这些数字的性质有什么已知的信息吗?如果答案是随机的，那就不要再进一步了，看看其他答案。你不会得到比他们更好的结果。

However! See if whatever list-populating mechanism populated that list in a particular order. Are they in a well-defined pattern where you can know with certainty that the largest magnitude of numbers will be found in a certain region of the list or on a certain interval? There may be a pattern to it. If that is so, for example if they are guaranteed to be in some sort of normal distribution with the characteristic hump in the middle, always have repeating upward trends among defined subsets, have a prolonged spike at some time T in the middle of the data set like perhaps an incidence of insider trading or equipment failure, or maybe just have a "spike" every Nth number as in analysis of forces after a catastrophe, you can reduce the number of records you have to check significantly.

不管怎样，还是有一些值得思考的东西。也许这会帮助你给未来的面试官一个深思熟虑的回答。我知道，如果有人问我这样一个问题来回应这样的问题，我会印象深刻——这将告诉我，他们正在考虑优化。只是要认识到，优化的可能性并不总是存在的。

我意识到这被标记为“算法”，但会抛出一些其他选项，因为它可能也应该被标记为“面试”。

10亿个数字的来源是什么?如果它是一个数据库，那么“从表中按值顺序选择值desc limit 100”就可以很好地完成工作-可能有方言差异。

这是一次性的，还是会重复发生?如果重复，频率是多少?如果它是一次性的，数据在一个文件中，那么'cat srcfile | sort(根据需要选择)| head -100'将让你快速完成有偿工作，而计算机处理这些琐碎的琐事。

如果重复，你会建议选择任何合适的方法来获得初始答案并存储/缓存结果，这样你就可以连续地报告前100名。

Finally, there is this consideration. Are you looking for an entry level job and interviewing with a geeky manager or future co-worker? If so, then you can toss out all manner of approaches describing the relative technical pros and cons. If you are looking for a more managerial job, then approach it like a manager would, concerned with the development and maintenance costs of the solution, and say "thank you very much" and leave if that is the interviewer wants to focus on CS trivia. He and you would be unlikely to have much advancement potential there.

祝你下次面试好运。

我知道这可能会被埋没，但这是我对一个基MSD的变化的想法。

伪代码:

//billion is the array of 1 billion numbers
int[] billion = getMyBillionNumbers();
//this assumes these are 32-bit integers and we are using hex digits
int[][] mynums = int[8][16];

for number in billion
    putInTop100Array(number)

function putInTop100Array(number){
    //basically if we got past all the digits successfully
    if(number == null)
        return true;
    msdIdx = getMsdIdx(number);
    msd = getMsd(number);
    //check if the idx above where we are is already full
    if(mynums[msdIdx][msd+1] > 99) {
        return false;
    } else if(putInTop100Array(removeMSD(number)){
        mynums[msdIdx][msd]++;
        //we've found 100 digits here, no need to keep looking below where we are
        if(mynums[msdIdx][msd] > 99){
           for(int i = 0; i < mds; i++){
              //making it 101 just so we can tell the difference
              //between numbers where we actually found 101, and 
              //where we just set it
              mynums[msdIdx][i] = 101;
           }
        }
        return true;
    }
    return false;
}

函数getMsdIdx(int num)将返回最高位(非零)的下标。函数getMsd(int num)将返回最高位。函数removeMSD(int num)将从一个数字中删除最有效的数字并返回该数字(如果删除最有效的数字后什么都没有留下，则返回null)。

完成后，剩下的就是遍历mynums以获取前100位数字。这大概是这样的:

int[] nums = int[100];
int idx = 0;
for(int i = 7; i >= 0; i--){
    int timesAdded = 0;
    for(int j = 16; j >=0 && timesAdded < 100; j--){
        for(int k = mynums[i][j]; k > 0; k--){
            nums[idx] += j;
            timesAdded++;
            idx++;
        }
    }
}

我需要注意的是，尽管上面的图看起来时间复杂度很高，但实际上它只有O(7*100)左右。

快速解释一下这是为了做什么: 从本质上讲，这个系统试图基于数字中数字的索引和数字的值来使用2d数组中的每个数字。它使用这些值作为索引来跟踪数组中插入了多少数值。当达到100时，它会关闭所有“较低的分支”。

这个算法的时间大概是O(十亿*log(16)*7)+O(100)。我可能是错的。此外，这很可能需要调试，因为它有点复杂，我只是把它写在我的头上。

编辑:没有解释的反对票是没有帮助的。如果你认为这个答案不正确，请留下评论。我很确定，StackOverflow甚至告诉你这样做，当你向下投票。

两个选择:

(1)堆(priorityQueue)

维护最小堆的大小为100。遍历数组。一旦元素小于堆中的第一个元素，就替换它。

InSERT ELEMENT INTO HEAP: O（log100）
compare the first element: O(1)
There are n elements in the array, so the total would be O(nlog100), which is O(n)

(2)映射-约简模型。

这与hadoop中的单词计数示例非常相似。 映射工作:计算每个元素出现的频率或次数。 减约:获取顶部K元素。

通常，我会给招聘人员两个答案。他们喜欢什么就给什么。当然，映射缩减编码会很费事，因为您必须知道每个确切的参数。练习一下也无妨。 祝你好运。

受@ron teller回答的启发，这里有一个简单的C程序来做你想做的事情。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define TOTAL_NUMBERS 1000000000
#define N_TOP_NUMBERS 100

int 
compare_function(const void *first, const void *second)
{
    int a = *((int *) first);
    int b = *((int *) second);
    if (a > b){
        return 1;
    }
    if (a < b){
        return -1;
    }
    return 0;
}

int 
main(int argc, char ** argv)
{
    if(argc != 2){
        printf("please supply a path to a binary file containing 1000000000"
               "integers of this machine's wordlength and endianness\n");
        exit(1);
    }
    FILE * f = fopen(argv[1], "r");
    if(!f){
        exit(1);
    }
    int top100[N_TOP_NUMBERS] = {0};
    int sorts = 0;
    for (int i = 0; i < TOTAL_NUMBERS; i++){
        int number;
        int ok;
        ok = fread(&number, sizeof(int), 1, f);
        if(!ok){
            printf("not enough numbers!\n");
            break;
        }
        if(number > top100[0]){
            sorts++;
            top100[0] = number;
            qsort(top100, N_TOP_NUMBERS, sizeof(int), compare_function);
        }

    }
    printf("%d sorts made\n"
    "the top 100 integers in %s are:\n",
    sorts, argv[1] );
    for (int i = 0; i < N_TOP_NUMBERS; i++){
        printf("%d\n", top100[i]);
    }
    fclose(f);
    exit(0);
}

在我的机器上(具有快速SSD的core i3)，它需要25秒，并进行1724种排序。 我用dd if=/dev/urandom/ count=1000000000 bs=1生成了一个二进制文件。

显然，一次只从磁盘读取4个字节会有性能问题，但这只是为了举例。好的一面是，只需要很少的内存。

Time ~ O(100 * N)
Space ~ O(100 + N)

创建一个包含100个空槽的空列表 对于输入列表中的每个数字: 如果数字小于第一个，跳过 否则用这个数字代替它 然后，将数字通过相邻的交换;直到它比下一个小 返回列表

注意:如果log(input-list.size) + c < 100，那么最佳的方法是对输入列表进行排序，然后拆分前100项。

复杂度为O(N)

首先创建一个100个int的数组，将这个数组的第一个元素初始化为N个值的第一个元素， 用另一个变量CurrentBig来跟踪当前元素的索引

遍历N个值

if N[i] > M[CurrentBig] {

M[CurrentBig]=N[i]; ( overwrite the current value with the newly found larger number)

CurrentBig++;      ( go to the next position in the M array)

CurrentBig %= 100; ( modulo arithmetic saves you from using lists/hashes etc.)

M[CurrentBig]=N[i];    ( pick up the current value again to use it for the next Iteration of the N array)

} 

完成后，从CurrentBig中打印M数组100次模100:-) 对于学生:确保代码的最后一行在代码退出之前没有胜过有效数据

另一个O(n)算法-

该算法通过消元法找到最大的100个

考虑所有的百万数字的二进制表示。从最重要的位开始。确定MSB是否为1可以通过布尔运算与适当的数字相乘来完成。如果百万个数字中有超过100个1，就去掉其他带0的数字。现在剩下的数从下一个最有效的位开始。计算排除后剩余数字的数量，只要这个数字大于100，就继续进行。

主要的布尔运算可以在图形处理器上并行完成

I would find out who had the time to put a billion numbers into an array and fire him. Must work for government. At least if you had a linked list you could insert a number into the middle without moving half a billion to make room. Even better a Btree allows for a binary search. Each comparison eliminates half of your total. A hash algorithm would allow you to populate the data structure like a checkerboard but not so good for sparse data. As it is your best bet is to have a solution array of 100 integers and keep track of the lowest number in your solution array so you can replace it when you come across a higher number in the original array. You would have to look at every element in the original array assuming it is not sorted to begin with.

此代码用于在未排序数组中查找N个最大的数字。

#include <iostream>


using namespace std;

#define Array_Size 5 // No Of Largest Numbers To Find
#define BILLION 10000000000

void findLargest(int max[], int array[]);
int checkDup(int temp, int max[]);

int main() {


        int array[BILLION] // contains data

        int i=0, temp;

        int max[Array_Size];


        findLargest(max,array); 


        cout<< "The "<< Array_Size<< " largest numbers in the array are: \n";

        for(i=0; i< Array_Size; i++)
            cout<< max[i] << endl;

        return 0;
    }




void findLargest(int max[], int array[])
{
    int i,temp,res;

    for(int k=0; k< Array_Size; k++)
    {
           i=0;

        while(i < BILLION)
        {
            for(int j=0; j< Array_Size ; j++)
            {
                temp = array[i];

                 res= checkDup(temp,max);

                if(res == 0 && max[j] < temp)
                    max[j] = temp;
            }

            i++;
        }
    }
}


int checkDup(int temp, int max[])
{
    for(int i=0; i<N_O_L_N_T_F; i++)
    {
        if(max[i] == temp)
            return -1;
    }

    return 0;
}

这可能不是一个有效的方法，但可以完成工作。

希望这能有所帮助

你可以在O(n)个时间内完成。只需遍历列表，并跟踪在任何给定点上看到的最大的100个数字，以及该组中的最小值。当你发现一个新的数字大于你的10个数字中的最小值，然后替换它并更新你的新的100的最小值(可能每次你都要花100的常数时间来确定，但这并不影响整体分析)。

一个非常简单的解决方案是遍历该数组100次。也就是O(n)

每次取出最大的数字(并将其值更改为最小值，以便在下一个迭代中看不到它，或者跟踪以前答案的索引(通过跟踪索引，原始数组可以有多个相同的数字))。经过100次迭代，就得到了最大的100个数字。

管理一个单独的列表是额外的工作，每次你找到另一个替代物时，你都必须在整个列表中移动东西。把它排序，选前100名。

使用第n个元素得到第100个元素O(n) 迭代第二次，但只有一次，并输出大于此特定元素的所有元素。

请特别注意，第二步可能很容易并行计算!当你需要一百万个最大的元素时，它也会很有效。

这是谷歌或其他行业巨头提出的问题。也许下面的代码就是面试官想要的正确答案。 时间成本和空间成本取决于输入数组中的最大数量。对于32位int数组输入，最大空间成本是4 * 125M字节，时间成本是5 *十亿。

public class TopNumber {
    public static void main(String[] args) {
        final int input[] = {2389,8922,3382,6982,5231,8934
                            ,4322,7922,6892,5224,4829,3829
                            ,6892,6872,4682,6723,8923,3492};
        //One int(4 bytes) hold 32 = 2^5 value,
        //About 4 * 125M Bytes
        //int sort[] = new int[1 << (32 - 5)];
        //Allocate small array for local test
        int sort[] = new int[1000];
        //Set all bit to 0
        for(int index = 0; index < sort.length; index++){
            sort[index] = 0;
        }
        for(int number : input){
            sort[number >>> 5] |= (1 << (number % 32));
        }
        int topNum = 0;
        outer:
        for(int index = sort.length - 1; index >= 0; index--){
            if(0 != sort[index]){
                for(int bit = 31; bit >= 0; bit--){
                    if(0 != (sort[index] & (1 << bit))){
                        System.out.println((index << 5) + bit);
                        topNum++;
                        if(topNum >= 3){
                            break outer;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

Recently I am adapting a theory that all the problems in the world could be solved with O(1). And even this one. It wasn't clear from the question what is the range of the numbers. If the numbers are it range from 1 to 10, then probably the the top 100 largest numbers will be a group of 10. The chance that the highest number will be picked out of the 1 billion numbers when the highest number is very small in compare to to 1 billion are very big. So I would give this as an answer in that interview.

 Although in this question we should search for top 100 numbers, I will 
 generalize things and write x. Still, I will treat x as constant value.

n中最大的x元素:

我将调用返回值LIST。它是一个x元素的集合(在我看来应该是链表)

First x elements are taken from pool "as they come" and sorted in LIST (this is done in constant time since x is treated as constant - O( x log(x) ) time) For every element that comes next we check if it is bigger than smallest element in LIST and if is we pop out the smallest and insert current element to LIST. Since that is ordered list every element should find its place in logarithmic time (binary search) and since it is ordered list insertion is not a problem. Every step is also done in constant time ( O(log(x) ) time ).

那么，最坏的情况是什么?

xlog(x)+(n-x)(log(x)+1)=nlog(x)+n- x

最坏情况是O(n)时间。+1是检查数字是否大于LIST中最小的数字。平均情况的预期时间将取决于这n个元素的数学分布。

可能的改进

在最坏的情况下，这个算法可以稍微改进，但恕我直言(我无法证明这一点)，这会降低平均行为。渐近行为是一样的。

该算法的改进在于，我们将不检查元素是否大于最小值。对于每个元素，我们将尝试插入它，如果它小于最小值，我们将忽略它。尽管如果我们只考虑我们将面临的最坏的情况，这听起来很荒谬

x log（x） + （n-x）log（x） = nlog（x）

操作。

对于这个用例，我没有看到任何进一步的改进。但是你必须问自己，如果我要对不同的x做多于log(n)次呢?显然，我们会以O(nlog (n))为单位对数组进行排序，并在需要时提取x元素。

这个问题只需一行c++代码就可以用N log(100)的复杂度(而不是N log N)来回答。

 std::vector<int> myvector = ...; // Define your 1 billion numbers. 
                                 // Assumed integer just for concreteness 
 std::partial_sort (myvector.begin(), myvector.begin()+100, myvector.end());

最终答案将是一个向量，其中前100个元素保证是数组中最大的100个数字，而其余元素是无序的

c++ STL(标准库)对于这类问题非常方便。

注意:我并不是说这是最佳的解决方案，但它可以挽救你的面试。

我做了我自己的代码，不确定它是否是“面试官”所寻找的

private static final int MAX=100;
 PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(MAX);
        queue.add(array[0]);
        for (int i=1;i<array.length;i++)
        {

            if(queue.peek()<array[i])
            {
                if(queue.size() >=MAX)
                {
                    queue.poll();
                }
                queue.add(array[i]);

            }

        }

简单的解决方案是使用优先队列，将前100个数字添加到队列中，并跟踪队列中最小的数字，然后遍历其他10亿个数字，每当我们发现一个比优先队列中最大的数字大的数字时，我们删除最小的数字，添加新的数字，并再次跟踪队列中最小的数字。

如果这些数字是随机顺序的，这就很好了，因为当我们迭代10亿个随机数字时，下一个数字是目前为止最大的100个数字之一的情况是非常罕见的。但这些数字可能不是随机的。如果数组已经按升序排序，则始终向优先队列插入一个元素。

我们先从数组中选取100,000个随机数。为了避免可能很慢的随机访问，我们添加了400个随机组，每个组有250个连续的数字。通过这种随机选择，我们可以非常确定，剩下的数字中很少有进入前100位的，因此执行时间将非常接近于一个简单的循环，将10亿个数字与某个最大值进行比较。

可能的改进。

如果文件包含十亿的数字，读取它可能会很长…

为了提高工作效率，你可以:

将文件分成n个部分，创建n个线程，让n个线程在各自的部分中寻找最大的100个数字(使用优先级队列)，最后得到所有线程输出的最大的100个数字。 使用像hadoop这样的解决方案，使用集群来完成这样的任务。在这里，您可以进一步分割文件，并更快地输出10亿(或10^12)个数字的文件。

从十亿个数字中找到前100个最好使用包含100个元素的最小堆。

首先用遇到的前100个数字对最小堆进行质数。Min-heap将前100个数字中最小的存储在根(顶部)。

现在，当你继续计算其他数字时，只将它们与根数(100中最小的数)进行比较。

如果遇到的新数字大于最小堆的根，则将根替换为该数字，否则忽略它。

作为在最小堆中插入新数字的一部分，堆中最小的数字将移到顶部(根)。

一旦我们遍历了所有的数字，我们将得到最小堆中最大的100个数字。

首先取1000个元素并将它们添加到一个max堆中。现在取出前最多100个元素并将其存储在某个地方。现在从文件中选择接下来的900个元素，并将它们与最后100个最高的元素一起添加到堆中。

一直重复这个过程，从堆中取出100个元素，从文件中添加900个元素。

从100个元素中最后选出的100个元素将从10亿个数字中选出最大的100个元素。