题目描述（2021-3-22）

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]

限制：

• 0 <= k <= arr.length <= 10000
• 0 <= arr[i] <= 10000

解题思路

这道题是一个经典的Top K问题，是面试中的常客。本次解法使用堆（优先队列）。

比较直观的想法是使用堆数据结构来辅助得到最小的k个数，堆的性质是每次可以找出最大或者最小的元素。我们可以使用一个大小为k的最大堆（大顶堆），将数组中的元素依次入堆，当堆的大小超过k时，便将多出的元素从堆顶弹出。

这样，由于每次从堆顶弹出的数都是堆中最大的，最小的k个元素一定会留在堆里。

在写代码的时候，我们使用的也是库函数中的优先队列数据结构，如JAVA中的PriorityQueue（默认小根堆）。

在面试中，我们不需要实现堆的内部结构，把数据结构使用好，会分析复杂度即可。

参考代码

class Solution {
    
    
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
    
    
        if(k==0 || arr.length==0){
    
    //排除0的情况
            return new int[0];
        }

		//使用一个最大堆（大顶堆）
		//Java中的PriorityQueue默认是小顶堆，实现大顶堆需要重写一下比较器
        Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<>((v1,v2)->v2-v1);
		
		//遍历数组
        for(int e:arr){
    
    
            if(pq.size()<k){
    
    //若堆的尺寸小于k，入堆
                pq.offer(e);
            }else if(e<pq.peek()){
    
    //否则，当堆的尺寸大于k时，若堆顶元素大于当前遍历的数组值
                pq.poll();//删除堆顶最大元素
                pq.offer(e);
            }
        }

		//将堆中的元素存入数组
        int[] res = new int[pq.size()];
        int i = 0;
        for(int temp:pq){
    
    
            res[i++] = temp; 
        }

        return res;

    }
}

运行结果

执行用时：14 ms, 在所有 Java 提交中击败了42.25%的用户

内存消耗：39.6 MB, 在所有 Java 提交中击败了84.21%的用户

知识点

使用PriorityQueue从默认小顶堆实现大顶堆：

 private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
PriorityQueue<Integer> maxHeap=new PriorityQueue<Integer>(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, new Comparator<Integer>() {
    
    
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    
                    
            return o2-o1;
        }
    });

Java Queue的常用方法：

offer: 添加一个元素并返回true 如果队列已满，则返回false
poll: 移除并返问队列头部的元素 如果队列为空，则返回null
peek: 返回队列头部的元素 如果队列为空，则返回null