对于给定的n 个元素的数组a [ 0 : n - 1 ],要求从中找出第k小的元素。当a [ 0 : n - 1 ]被排序时,该元素就是a [ k - 1 ]。假设n = 8,每个元素有两个域k e y和I D,其中k e y是一个整数,I D是一个字符。假设这8个元素为[ ( 1 2 ,a),( 4 ,b),( 5 ,c),( 4 ,d),( 5 ,e),( 1 0 ,f),( 2 ,g),( 2 0 ,h)], 排序后得到数组[ ( 2 ,g),( 4 ,d),( 4 ,b),( 5 ,c),( 5 ,e),( 1 0 ,f),( 1 2 ,a),( 2 0 ,h) ]。如果k = 1,返回I D为g 的元素;如果k = 8,返回I D为h 的元素;如果k = 6,返回是I D为f 的元素;如果k = 2,返回I D为d 的元素。实际上,对最后一种情况,所得到的结果可能不唯一,因为排序过程中既可能将I D为d 的元素排在a [ 1 ],也可能将I D为b 的元素排在a [ 1 ],原因是它们具有相同大小的k e y,因而两个元素中的任何一个都有可能被返回。但是无论如何,如果一个元素在k = 2时被返回,另一个就必须在k = 3时被返回。
选择问题的一个应用就是寻找中值元素,此时k = [n / 2 ]。中值是一个很有用的统计量,例如中间工资,中间年龄,中间重量。其他k值也是有用的。例如,通过寻找第n / 4 , n / 2和3 n / 4这三个元素,可将人口划分为4份。
选择问题可在O ( n l o g n )时间内解决,方法是首先对这n个元素进行排序(如使用堆排序式或归并排序),然后取出a [ k - 1 ]中的元素。若使用快速排序(如图1 4 - 11所示),可以获得更好的平均性能,尽管该算法有一个比较差的渐近复杂性O( n2 )。
可以通过修写程序1 4 - 6来解决选择问题。如果在执行两个w h i l e循环后支点元素a [ l ]被交换到a [ j ] ,那么a [ l ]是a [ l : j ]中的第j - l + 1个元素。如果要寻找的第k 个元素在a [ l : r ]中,并且j - l + 1等于k,则答案就是a [ l ];如果j - l + 1 < k,那么寻找的元素是r i g h t中的第k - j + l - 1个元素,否则要寻找的元素是left 中的第k个元素。因此,只需进行0次或1次递归调用。新代码见程序1 4 - 7。S e l e c t中的递归调用可用f o r或w h i l e循环来替代(练习2 5)。
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