在面試中，有些算法問(wèn)題是比較常問(wèn)到的，比如今天要介紹的Top K算法。這個(gè)算法的需求是，有一個(gè)數(shù)組（列表）中有n個(gè)數(shù)，求其中最大的k個(gè)數(shù)，這是一種快速排序算法的變種，雖然我們可以直接用排序進(jìn)行解決，但算法表現(xiàn)并不理想，接下來(lái)這篇文章我們就來(lái)介紹一下使用二分法進(jìn)行python求最大的k個(gè)數(shù)吧！

需求：

對(duì)于一個(gè)python list 或者numpy數(shù)組，我需要找到這個(gè)list中最大的K個(gè)數(shù)及其對(duì)應(yīng)的下標(biāo)。

解決方式：

1. 可以構(gòu)造字典通過(guò)排序解決，不過(guò)代碼量較多。

2. 使用heapq庫(kù)，可以直接獲取最大值的下標(biāo)和數(shù)值。

import heapq
a = [4,2,6,1,9,9]
 
# 獲取下標(biāo)， 輸出為[4, 5, 2]
heapq.nlargest(3, range(len(a)), a.__getitem__)
 
# 獲取數(shù)值， 輸出為[9, 9, 6]
heapq.nlargest(3,a)

如果要取最小的數(shù)，使用 nsmallest即可

Python 利用中間值求TopK 算法

算法思想

首先我們要思考，我要做什么？解決什么問(wèn)題？

TopK問(wèn)題，找出一組數(shù)據(jù)中的前K個(gè)最大值或者最小值，這個(gè)數(shù)據(jù)是否重復(fù)？要做去重處理？

ok 我們明確我們做什么了 ，那介紹的python處理的topK 算法過(guò)程是怎么樣的呢？

如果用排序那就沒(méi)必要引入topK 了，當(dāng)數(shù)據(jù)強(qiáng)大的時(shí)候選取TopK 可以省略很多排序的計(jì)算，至于有多優(yōu)化自己去思考下，就比如排列組合的C，A的區(qū)別，一個(gè)是抽取，一個(gè)是抽取并排列…

以下以找出TopK 的最大值為例，最小值的可以自己修改一下下就可以

介紹的算法思想是利用中間值，將數(shù)列分為三部分 ，

【比中間值大的列表】，中間值，【比中間值小的列表】

那么我們當(dāng)比較

【比中間值大的列表】的個(gè)數(shù) == k

的時(shí)候就可以得出前K個(gè)最大值了，因此

重點(diǎn)就是找出這個(gè)中間值

如何找出中間值

以列表的第一個(gè)數(shù)開(kāi)始為中間值，拆分為三部分

if 【比中間值大的列表】的個(gè)數(shù) == k：return 中間值 #程序出口，結(jié)束。

if 【比中間值大的列表】的個(gè)數(shù) < k ：

·····繼續(xù)在【比中間值小的列表】找

·····K - 【比中間值大的列表】的個(gè)數(shù) -1 個(gè)數(shù)

（為什么要減一，1是前一次的中間值，分的三部分，前部分后部分都沒(méi)有包含中間值，因此…）

if 【比中間值大的列表】的個(gè)數(shù) > k ：

…也就是說(shuō)比中間值大的列表比K還大，那就在這個(gè)列表中繼續(xù)找就行

結(jié)合代碼和注釋看

如果要找最小值，只需要改一下就ok ,還可以設(shè)置一個(gè)布爾值的輸入，來(lái)做前K個(gè)最大值最小值

#2019 11 04
#author 半斤地瓜燒
#TopK 算法，找出序列中前K個(gè)最大值的
#輸入一個(gè)seq
# 輸出以seq[0]為中間值 劃分的三個(gè)部分，中間值，比這個(gè)值大的seq ,比這個(gè)值小的seq，
# 即splitNum,theBig,theSmall
def Split_Seq(seq):
    splitNum = seq[0]
    seq = seq[1:]#兩個(gè)部分都不包含中間值，因此切片去除seq[0]
    theBig = [x for x in seq if x >= splitNum]
    theSmall = [x for x in seq if x < splitNum]
    return splitNum,theBig,theSmall
#找出中間值
def topKNum(seq,k):
    splitNum, theBig, theSmall = Split_Seq(seq)
    theBigLen = len(theBig)
    
    if  k == theBigLen:
        return splitNum#出口,返回這個(gè)中間值,
    # 為什么不直接返回thebig?因?yàn)榇嬖谶f歸的原因thebig 不是在初始的seq找出來(lái)的
    #需要重新Split,即可，讀者自己思考
    # 大值的列表中還未夠K個(gè)數(shù)的情況，
    if k > theBigLen:
        return topKNum(theSmall,k-theBigLen-1)
    # 大值的列表中大于K個(gè)數(shù)的情況
    return topKNum(theBig,k)
#由中間值找出TopK個(gè)值，<list>
def getTopK(seq,k):
    
    return [i for i in seq if i > topKNum(seq, k)]
if __name__ == '__main__':
    alist = [7, 3, 5, 1,885,234,2211,222,22, 2, 11, 2, 115]
    print("===為了驗(yàn)證，引入排序觀看===", sorted(alist,reverse= True))
    print(getTopK(alist, 3))

以上就是TopK算法的全部介紹了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持W3Cschool。