Java中等效的“nth_element”函数是什么?

2022-09-03 07:55:26

我不想得到一个排序的数组,只是第n个元素的值。例如,给定数组

 a = [20, 5, 1, -3] 

我希望能够查询

nth_element(a,2) = 1

在C++中,有一个函数可以做到这一点。是否有等效的 Java 函数?std::nth_element

谢谢!


答案 1

Java 标准库不包含C++算法的等效项。您得到的最接近的是 使用 .nth_elementCollections.sort

或者,您可以尝试实现自己的函数版本。您可以通过执行标准排序和调用来实现,尽管根据您的时间要求,这可能太慢了。有许多专门的算法可以执行这种重新排序,称为选择算法维基百科上关于这个主题的页面有几个很好的例子。从经验上讲,最快的算法称为快速选择,并且基于快速排序算法;它在预期的O(n)时间内运行,但对于病理性不良输入,它可以降级为O(n2)。有一种著名的(而且是出了名的复杂)算法,有时称为中位数算法,它在最坏情况下的O(n)中运行,但具有高常数因子,阻止它在实践中使用。nth_elementCollections.sort

希望这有帮助!


答案 2

下面是nth_element的 Java 实现:

class Nth_element
{ 
    static void nth_element_helper2(double[] arr, int beg, int end)
    {
        for(int i = beg + 1; i < end; i++)
        {
            for(int j = i; j > beg; j--)
            {
                if(arr[j - 1] < arr[j])
                    break;
                double t = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = t;
            }
        }
    }

    static void nth_element_helper(double[] arr, int beg, int end, int index)
    {
        if(beg + 4 >= end)
        {
            nth_element_helper2(arr, beg, end);
            return;
        }
        int initial_beg = beg;
        int initial_end = end;

        // Pick a pivot (using the median of 3 technique)
        double pivA = arr[beg];
        double pivB = arr[(beg + end) / 2];
        double pivC = arr[end - 1];
        double pivot;
        if(pivA < pivB)
        {
            if(pivB < pivC)
                pivot = pivB;
            else if(pivA < pivC)
                pivot = pivC;
            else
                pivot = pivA;
        }
        else
        {
            if(pivA < pivC)
                pivot = pivA;
            else if(pivB < pivC)
                pivot = pivC;
            else
                pivot = pivB;
        }

        // Divide the values about the pivot
        while(true)
        {
            while(beg + 1 < end && arr[beg] < pivot)
                beg++;
            while(end > beg + 1 && arr[end - 1] > pivot)
                end--;
            if(beg + 1 >= end)
                break;

            // Swap values
            double t = arr[beg];
            arr[beg] = arr[end - 1];
            arr[end - 1] = t;

            beg++;
            end--;
        }
        if(arr[beg] < pivot)
            beg++;

        // Recurse
        if(beg == initial_beg || end == initial_end)
            throw new RuntimeException("No progress. Bad pivot");
        if(index < beg) // This is where we diverge from QuickSort. We only recurse on one of the two sides. This is what makes nth_element fast.
            nth_element_helper(arr, initial_beg, beg, index);
        else
            nth_element_helper(arr, beg, initial_end, index);
    }

    static double nth_element(double[] arr, int index)
    {
        nth_element_helper(arr, 0, arr.length, index);
        return arr[index];
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        double[] arr = { 9, 7, 1, 5, 6, 4, 3, 2, 8, 0, 10 };
        if(nth_element(arr, 5) == 5)
            System.out.println("seems to work");
        else
            System.out.println("broken");
    }
}