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C++实现随机选择算法

2023-07-05 11:47:19 深夜i -- --

C++ 随机选择算法

随机选择算法是计算机领域中常用的一种排序算法，它的主要思想是通过随机选择一个元素，将整个数据集划分成两部分。一部分小于等于随机元素值，另一部分大于随机元素值，然后再在小于等于部分或大于部分中继续选择，最终达到寻找指定排名数字的目的。

C++是一种常用的编程语言，其提供了丰富的数据结构和算法库可以来实现随机选择算法。下面介绍一下C++如何实现随机选择算法。

步骤一：定义要搜索的排名数字

首先，我们需要定义要搜索的排名数字，即要查找的第k大或第k小的数字，如果是查找第k大的数字，则需要对数组进行从大到小的排序，查找第k小的数字则需要对数组进行从小到大的排序。

步骤二：随机选择元素

其次，我们需要随机选择一个元素，将整个数据集划分成两部分。在C++中，可以通过rand()函数来随机生成一个数值。

步骤三：划分数据

接着，将整个数据集划分成两部分，一部分小于等于随机元素值，另一部分大于随机元素值。这一步可以使用快速排序算法来实现。

步骤四：继续选择

然后，继续在小于等于部分或大于部分中继续选择，直到找到排名数字为止。

以下是一段C++代码实现随机选择算法


#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;
int findKthNum(int* arr, int begin, int end, int k){
  uniform_int_distribution<int> dis(begin, end); // 均匀分布随机数生成器
  default_random_engine generator(time(nullptr)); // 随机数生成器
  int pivot = dis(generator); // 随机选择一个元素作为枢轴
  int i = begin, j = end;
  swap(arr[i], arr[pivot]); // 将枢轴值与第一个元素交换
  while(i < j){
    while(i < j && arr[j] <= arr[begin]) j--;
    while(i < j && arr[i] >= arr[begin]) i++;
    if(i < j) swap(arr[i], arr[j]);
  }
  swap(arr[begin], arr[i]); // 将枢轴值放在i处
  if(i == k) return arr[i]; // 找到第k大的数，直接返回
  else if(i < k) return findKthNum(arr, i + 1, end, k); // 第k大的数在i右侧
  else return findKthNum(arr, begin, i - 1, k); // 第k大的数在i左侧
}
int main(){
  int arr[] = 5;
  int arrSize = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  int k = 4; // 查找第4大的数
  int result = findKthNum(arr, 0, arrSize - 1, arrSize - k); // 查找第arrSize-k大的数
  cout << "第" << k << "大的数是：" << result << endl;
  return 0;
}

通过以上步骤可以实现C++的随机选择算法，可以用于在一个数组中查找第k大或第k小的数值。该算法的时间复杂度为O(n) ，相对较快，是一种非常实用的算法。

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