关于算法:力扣算法题寻找两个正序数组的中位数

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记录这几天刷题做到的一个数组的算法题的过程:

给定两个大小别离为 mn 的正序(从小到大)数组 nums1nums2。请你找出并返回这两个正序数组的 中位数

示例 1:

输出:nums1 = [1,3], nums2 = [2]
输入:2.00000
解释:合并数组 = [1,2,3],中位数 2
示例 2:

输出:nums1 = [1,2], nums2 = [3,4]
输入:2.50000
解释:合并数组 = [1,2,3,4],中位数 (2 + 3) / 2 = 2.5

算法的工夫复杂度应该为 O(log (m+n))

起源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode.cn/problems/…

class Solution {public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {}

剖析

此题目在力扣的难度为艰难,乍一看题目并不是很难,用数组合并的笨办法就能够解决。

真正的难点在于工夫复杂度是 Log 级别

咱们先来看一下不要求的工夫复杂度的状况下如何解决。

奇偶判断

如果总数是奇数,返回两头值,如果总数是偶数,返回两头值和两头值 +1(因为给出的数据结构是数组,所有的下标 -1)

如果不想用 IF 实现判断,也能够应用条件值的判断,如:

return (nums2_length % 2 == 0) ?  // 是 0 吗?(nums2[middle - 1] + nums2[middle] ) / 2.0 :  // 如果是 0 阐明是偶数,返回两头两个树的平均值
       nums2[middle];    // 如果不是 0 阐明是奇数,返回两头的数

边界条件

首先思考边界条件,题目的输出可能会呈现一个数组为空的状况,如:

输出:nums1 = [1,3], nums2 = []
输出:nums1 = [], nums2 = [2,3,4]

这种状况独自加一个判断,如果有一个数组为空,就间接用下标求出另一个数组的中位数并间接返回,不须要合并数组:

// 长度
int nums1_length = nums1.length;
int nums2_length = nums2.length;
int total_length = nums1_length + nums2_length;
// 如果数组 1 为空,求数组 2 的中位数
if (nums1_length == 0) {
    int middle = nums2_length / 2;
    return (nums2_length % 2 == 0) ?
           (nums2[middle - 1] + nums2[middle] ) / 2.0 :
           nums2[middle];
}
// 如果数组 2 为空,求数组 1 的中位数
if (nums2_length == 0) {
    int middle = nums1_length / 2;
    return (nums1_length % 2 == 0) ?
           (nums1[middle - 1] + nums1[middle] ) / 2.0 :
           nums1[middle];
}   

个别状况

在两个数组都非空的状况下,尝试合并数组,而后取最终数组的中位数

首先定义了三个索引,别离是合并后的索引,nums1 的索引,nums2 的索引,而后创立一个永真循环:

int[] nums = new int[total_length];
// i:合并后的列表的索引,j:nums1 的索引,k:nums2 的索引
int i = 0, j = 0, k = 0;
//
while (true) {}

接下来看几种状况:

如果 nums1 的索引等于它的长度,阐明这个数组循环完结了,只把 nums2 拼接到合并后数组的前面即可

    if (j == nums1_length && k != nums2_length) {nums[i] = nums2[k];
        k++;
        i++;
    }

    else if (j != nums1_length && k == nums2_length) {nums[i] = nums1[j];
        j++;
        i++;
    }

如果两个数组的索引都等于他们的长度,阐明循环完结,跳出循环,返回合并后数组的中位数

    else if (j == nums1_length && k == nums2_length) {
        int middle = total_length / 2;
        return (total_length % 2 == 0) ?
               (nums[middle - 1] + nums[middle] ) / 2.0 :
               nums[middle];
    }

其余状况就是失常的状况了,因为原有数组是升序,合并后的数组也是升序,也就是插入每次比拟时更小的那个

    else {if (nums1[j] > nums2[k]) {nums[i] = nums2[k];
            k++;
        } else {nums[i] = nums1[j];
            j++;
        }
        i++;
    }

小结

整个流程就变成了:

①看是否有一个数组是空,如果有,间接返回另一个数组的中位数

②开始循环,每次循环验证是否有数组的索引等于数组长度,
如果一个数组满足,阐明这个数组循环结束,间接把另一个数组的尾部插入到合并后数组的尾部
如果两个数组满足,阐明循环完结,返回合并后数组的中位数
如果没有数组满足,进入③

③失常状况下:比拟两个数,插入更小的数字,进行下一次循环

最初发现这个算法工夫复杂度是 O(m+n),空间复杂度 O(m+n)

残缺代码:

class Solution {public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
        // 长度
        int nums1_length = nums1.length;
        int nums2_length = nums2.length;
        int total_length = nums1_length + nums2_length;
        //
        if (nums1_length == 0) {
            int middle = nums2_length / 2;
            return (nums2_length % 2 == 0) ?
                   (nums2[middle - 1] + nums2[middle] ) / 2.0 :
                   nums2[middle];
        }
        if (nums2_length == 0) {
            int middle = nums1_length / 2;
            return (nums1_length % 2 == 0) ?
                   (nums1[middle - 1] + nums1[middle] ) / 2.0 :
                   nums1[middle];
        }
        // 定义数组
        int[] nums = new int[total_length];
        // i:合并后的列表的索引,j:nums1 的索引,k:nums2 的索引
        int i = 0, j = 0, k = 0;
        //  开始循环
        while (true) {
            // 数组 1 循环完结
            if (j == nums1_length && k != nums2_length) {nums[i] = nums2[k];
                k++;
                i++;
            }
            // 数组 2 循环完结
            else if (j != nums1_length && k == nums2_length) {nums[i] = nums1[j];
                j++;
                i++;
            }
            // 整体循环完结
            else if (j == nums1_length && k == nums2_length) {
                int middle = total_length / 2;
                return (total_length % 2 == 0) ?
                       (nums[middle - 1] + nums[middle] ) / 2.0 :
                       nums[middle];
            }
            // 个别状况
            else {if (nums1[j] > nums2[k]) {nums[i] = nums2[k];
                    k++;
                } else {nums[i] = nums1[j];
                    j++;
                }
                i++;
            }
        }
        return 0;
    }
}

初步优化

在不扭转整体思路的状况下,优化思路就是

①不循环整个数组,而是索引达到中位数就进行循环,这样循环次数缩小一半,但复杂度仍是 O(m+n)

②不记录所有的合并后果,而是只保留几个固定元素,达到中位数就进行循环,这样空间复杂度能降到 O(1)

但这样还是无奈满足题目要求,所以只能把整个思路都颠覆掉,合并数组的计划在一开始就是不满足要求的。

扭转思路——二分法

这个思路是真正的解法,但目前看起来比拟难
临时附上链接:https://leetcode.cn/problems/…

到笔者汇报的时候还没齐全看懂,前面再补充

正文完
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