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C++怎么解决Top K问题_C++算法设计与Top K问题实现

冰火之心

发布： 2025-11-27 09:29:15

原创

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Top K问题可通过优先队列、partial_sort和nth_element解决：优先队列维护大小为K的堆，适合流式数据；partial_sort对前K个元素排序，适用于需有序结果且K较小的场景；nth_element基于快速选择，平均时间复杂度O(n)，效率最高但不保证前K内部有序。

c++怎么解决top k问题_c++算法设计与top k问题实现

Top K 问题是常见的算法问题，要求从大量数据中找出最大的（或最小的）K个元素。C++ 提供了多种高效手段来解决这个问题，核心思路是避免完全排序，只关注前 K 个目标元素，从而提升性能。

使用优先队列（堆）求 Top K

最常用且高效的方法是利用 std::priority_queue 构建小根堆（求最大 K 个元素）或大根堆（求最小 K 个元素）。

以找最大 K 个数为例：

维护一个大小为 K 的小根堆
遍历数组，若堆未满 K 个，直接加入
若堆已满且当前元素大于堆顶，弹出堆顶并插入当前元素
遍历完成后，堆中即为 Top K 元素

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#include <vector>
#include <queue>
#include <algorithm>
<p>std::vector<int> getTopK(std::vector<int>& nums, int k) {
std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> minHeap;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>for (int num : nums) {
    if (minHeap.size() < k) {
        minHeap.push(num);
    } else if (num > minHeap.top()) {
        minHeap.pop();
        minHeap.push(num);
    }
}

std::vector<int> result;
while (!minHeap.empty()) {
    result.push_back(minHeap.top());
    minHeap.pop();
}
return result;

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}

使用 partial_sort 算法

C++ 标准库提供了 std::partial_sort，可将前 K 个元素按顺序排列，其余元素无序。

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适合需要有序结果且 K 较小的场景。

#include <algorithm>
#include <vector>
<p>std::vector<int> getTopKPartialSort(std::vector<int>& nums, int k) {
std::partial_sort(nums.begin(), nums.begin() + k, nums.end(), std::greater<int>());
return std::vector<int>(nums.begin(), nums.begin() + k);
}</p>

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使用 nth_element 快速划分

若只需 Top K 元素但不要求顺序，std::nth_element 是最优选择之一。

基于快速选择（QuickSelect），平均时间复杂度 O(n)。

#include <algorithm>
#include <vector>
<p>std::vector<int> getTopKNthElement(std::vector<int>& nums, int k) {
std::nth_element(nums.begin(), nums.begin() + k - 1, nums.end(), std::greater<int>());
return std::vector<int>(nums.begin(), nums.begin() + k);
}</p>

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三种方法各有优势：堆适合流式数据和内存受限场景；partial_sort 适合 K 小且需排序；nth_element 效率最高但不保证前 K 内部有序。根据实际需求选择即可。

基本上就这些，掌握好 STL 的这几个工具，Top K 问题就能轻松应对。

以上就是C++怎么解决Top K问题_C++算法设计与Top K问题实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！