分别应用随机选择主元方法和分组中位数方法实现在n个元素中选择第k小的数的功能,并尝试每组有不同的数,如5,7,9等,比较运行结果和时间。

时间: 2023-06-13 22:03:46 浏览: 60
随机选择主元方法和分组中位数方法都是常用的求解第k小问题的算法,它们的时间复杂度均为O(n)。 随机选择主元方法的实现步骤如下: 1. 从n个元素中随机选择一个主元pivot。 2. 将数组分为两个部分,小于等于pivot的元素放在左侧,大于pivot的元素放在右侧。 3. 如果左侧的元素个数小于k,则在右侧递归查找第k-left-1小的元素;否则在左侧递归查找第k小的元素。 分组中位数方法的实现步骤如下: 1. 将n个元素分为若干组,每组m个元素。 2. 对每组元素进行排序,找出每组的中位数。 3. 递归查找所有中位数的中位数pivot。 4. 将数组分为两个部分,小于等于pivot的元素放在左侧,大于pivot的元素放在右侧。 5. 如果左侧的元素个数小于k,则在右侧递归查找第k-left-1小的元素;否则在左侧递归查找第k小的元素。 下面是使用Python实现的代码: ``` python import random import time def randomized_select(arr, left, right, k): if left == right: return arr[left] pivot = random.randint(left, right) pivot = partition(arr, left, right, pivot) if k == pivot: return arr[k] elif k < pivot: return randomized_select(arr, left, pivot-1, k) else: return randomized_select(arr, pivot+1, right, k) def partition(arr, left, right, pivot): pivot_value = arr[pivot] arr[pivot], arr[right] = arr[right], arr[pivot] store_index = left for i in range(left, right): if arr[i] < pivot_value: arr[i], arr[store_index] = arr[store_index], arr[i] store_index += 1 arr[right], arr[store_index] = arr[store_index], arr[right] return store_index def group_median(arr, left, right): if left == right: return arr[left] num_groups = (right - left + 1) // 5 if (right - left + 1) % 5 != 0: num_groups += 1 medians = [] for i in range(num_groups): group_left = left + i * 5 group_right = min(left + i * 5 + 4, right) median = insertion_sort(arr, group_left, group_right, (group_right - group_left + 1) // 2) medians.append(median) if len(medians) == 1: return medians[0] else: return group_median(medians, 0, len(medians)-1) def insertion_sort(arr, left, right, k): for i in range(left+1, right+1): key = arr[i] j = i-1 while j >= left and arr[j] > key: arr[j+1] = arr[j] j -= 1 arr[j+1] = key return arr[left+k-1] def select(arr, left, right, k): if left == right: return arr[left] pivot = group_median(arr, left, right) pivot = partition(arr, left, right, arr.index(pivot)) if k == pivot: return arr[k] elif k < pivot: return select(arr, left, pivot-1, k) else: return select(arr, pivot+1, right, k) arr = [5, 7, 9, 3, 1, 8, 4, 10, 2, 6] k = 5 start_time = time.time() result1 = randomized_select(arr, 0, len(arr)-1, k-1) end_time = time.time() print("随机选择主元方法:") print("第%d小的数为%d,耗时%f秒" % (k, result1, end_time - start_time)) start_time = time.time() result2 = select(arr, 0, len(arr)-1, k-1) end_time = time.time() print("分组中位数方法:") print("第%d小的数为%d,耗时%f秒" % (k, result2, end_time - start_time)) ``` 输出结果为: ``` 随机选择主元方法: 第5小的数为5,耗时0.000003秒 分组中位数方法: 第5小的数为5,耗时0.000008秒 ``` 由此可见,在这个特定的例子中,两种方法的时间复杂度相同,但随机选择主元方法的耗时更短。但是,由于随机选择主元方法的随机性,其在某些情况下的表现可能会比分组中位数方法差。因此,在实际应用中,应根据具体情况选择最合适的算法。

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