最近我参加了一个面试，面试官要求我“编写一个程序，从一个包含10亿个数字的数组中找出100个最大的数字”。
我只能给出一个蛮力解决方案，即以O(nlogn)时间复杂度对数组进行排序，并取最后100个数字。
Arrays.sort(array);
面试官正在寻找一个更好的时间复杂度，我尝试了几个其他的解决方案，但都没有回答他。有没有更好的时间复杂度解决方案?
当前回答
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。
其他回答
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。
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)
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。
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]);
}
}
