面试题40. 最小的k个数
题目描述：
输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。
示例 1：
输入：arr = [3,2,1], k = 2
输出：[1,2] 或者 [2,1]
示例 2：
输入：arr = [0,1,2,1], k = 1
输出：[0]
解题思路1:
排序完之后列表取值即可
代码1：
class Solution(object):
def getLeastNumbers(self, arr, k):
return sorted(arr)[:k]
s = Solution()
arr = [4, 5, 1, 6, 2, 7, 3, 8]
k = 4
print(s.getLeastNumbers(arr, k))
解题思路2:
用一个最大堆实时维护数组的前 k 小值。首先将前 k 个数插入最大堆中，随后从第 k+1个数开始遍历，如果当前遍历到的数比最大堆的堆顶的数要小，就把堆顶的数弹出，再插入当前遍历到的数。最后将最大堆里的数存入数组返回即可。在下面的代码中，由于 C++ 语言中的堆（即优先队列）为最大堆，我们可以这么做。而 Python 语言中默认为最小堆，因此我们要对数组中所有的数取其相反数，才能使用小根堆维护前 k 小值。
python中heapq堆的讲解
代码2： 来自Leetcode官网
Python程序：
import heapq
class Solution(object):
def getLeastNumbers(self, arr, k):
if k == 0:
return list()
hp = [-x for x in arr[:k]]
heapq.heapify(hp)
for i in range(k, len(arr)):
if -hp[0] > arr[i]:
heapq.heappop(hp)
heapq.heappush(hp, -arr[i])
ans = [-x for x in hp]
return ans
s = Solution()
arr = [4, 5, 1, 6, 2, 7, 3, 8]
k = 4
print(s.getLeastNumbers(arr, k))
C++程序：
class Solution {
public:
vector<int> getLeastNumbers(vector<int>& arr, int k) {
vector<int>vec(k, 0);
if (k == 0) return vec; // 排除 0 的情况
priority_queue<int>Q;
for (int i = 0; i < k; ++i) Q.push(arr[i]);
for (int i = k; i < (int)arr.size(); ++i) {
if (Q.top() > arr[i]) {
Q.pop();
Q.push(arr[i]);
}
}
for (int i = 0; i < k; ++i) {
vec[i] = Q.top();
Q.pop();
}
return vec;
}
};
解题思路3:
利用heapq.nsmallest(n,heap)来查询堆中的最小n个元素
代码3：
import heapq
class Solution(object):
def getLeastNumbers(self, arr, k):
if k == 0:
return list()
heapq.heapify(arr)
L = heapq.nsmallest(k, arr)
return L
s = Solution()
arr = [4, 5, 1, 6, 2, 7, 3, 8]
k = 4
print(s.getLeastNumbers(arr, k))
题目来源：
面试题40. 最小的k个数