首先一般考虑“万能的”暴力穷举(递归、回溯)。但因为穷举时间复杂度通常过高,所以需要考虑更好的方法,如分治法(通过分而治之,然后归并),以及空间换时间(如活用哈希表)。
此外,选择合适的数据结构可以显著提升效率,如寻找最小的k个数中,用堆代替数组。
再有,如果题目允许排序,则可以考虑排序。比如,寻找和为定值的两个数中,先排序,然后用前后两个指针往中间扫。而如果如果已经排好序了(如杨氏矩阵查找中),则想想有无必要二分。但是,如果题目不允许排序呢?这个时候,我们可以考虑不改变数列顺序的贪心算法(如最小生成树Prim、Kruskal及最短路dijkstra),或动态规划(如 01背包问题,每一步都在决策)。
2.1 寻找最小的k个数:解法1, 解法4
快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个序列(list)分为两个子序列(sub-lists)。
步骤为:
- 从数列中挑出一个元素,称为"基准"(pivot),
- 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
- 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
import random
import timeit
def quickSort(numbers):
if len(numbers) <= 1:
return numbers
pivot = random.choice(numbers)
less = [i for i in numbers if i < pivot]
equal = [i for i in numbers if i == pivot]
greater = [i for i in numbers if i > pivot]
return quickSort(less) + equal + quickSort(greater)
def quickSelect(numbers, k):
pivot = random.choice(numbers)
less = [i for i in numbers if i < pivot]
equal = [i for i in numbers if i == pivot]
greater = [i for i in numbers if i > pivot]
if k <= len(less):
return quickSelect(less, k)
elif k <= len(less) + len(equal):
return less + equal
else:
return less + equal + quickSelect(greater, k - len(less) - len(equal))
def main():
k = 3
numbers = [18, 27, 9, 65, 33]
tmpNumbers = quickSort(numbers)
print tmpNumbers[:k]
tmpNumbers = quickSelect(numbers, k)
print tmpNumbers
if __name__ == ‘__main__‘:
main()
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