最小K个数设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。

力扣面试题 17.14. 最小K个数
设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。
示例：
输入： arr = [1,3,5,7,2,4,6,8], k = 4
输出： [1,2,3,4]
提示：数组内的数输出顺序可以不同。
0 <= len(arr) <= 100000
0 <= k <= min(100000, len(arr))

1. 使用堆排序
   使用原数组的前k个元素创建一个最大堆，剩余元素与最大堆的首元素比较，若较之更小，则与之替换，遍历后就可以得到原数组中的最小k个数。

代码如下：

class Solution {
public:
   vector<int> smallestK(vector<int>& arr, int k) {
        vector<int> vec;
        if (k == 0)
            return vec;
        vec.resize(k);
        int maxindex = k - 1, curindex = (maxindex - 1) / 2,n = arr.size();
        for (int i = k; i < n; i++)
        {
            for (int j = curindex; j >= 0; j--)
                adjustHeap(arr, j, maxindex);
            if(arr[0] > arr[i])
            swap(arr[0], arr[i]);
        }
        for (int i = 0; i < k; i++)
            vec[i] = arr[i];
        return vec;
    }

    //堆的一次调整为最大堆
    void adjustHeap(vector<int>& vec, int curindex,int maxindex)
    {
        int father = curindex;
        int child = 2 * father + 1;
        while (child <= maxindex)
        {
            if (child + 1 <= maxindex && vec[child + 1] > vec[child])
                child++;
            if (vec[child] > vec[father]) {
                swap(vec[child], vec[father]);
                father = child;
                child = 2 * father + 1;
            }
            else
                break;
        }
    }
};

2. 快速排序法
   使用荷兰三色旗思想处理问题，设置一个flag，整个数组可分为三个部分：小于flag的、等于flag的以及大于flag的三个部分。基于以上思想，代码如下：
   
   代码如下：

class Solution {
public:
	pair<int, int> holandNationalFlag(vector<int>& vec, int start, int end)
	{
		int i = start - 1, j = end + 1, index = start, flag = vec[index];
		while (index < j) {
			if (vec[index] == flag)
				index++;
			else if (vec[index] > flag)
				swap(vec[index], vec[--j]);
			else
				swap(vec[index++], vec[++i]);
		}
		return make_pair(i, j);
	}
	vector<int> smallestK(vector<int>& arr, int k) {
		int start = 0, end = arr.size() - 1;
		pair<int, int> p = holandNationalFlag(arr, start, end);
		while (p.second != k)
		{
			if (p.second > k)
				end = p.second - 1;
			else if (p.second < k)
				start = p.second;
			p = holandNationalFlag(arr, start, end);
		}
		vector<int> vec;
		for (int i = 0; i < k; i++)
			vec.push_back(arr[i]);
		return vec;
	}
	
};