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
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。
其他回答
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。
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。
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。
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。
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
