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LeetCode之Median Of Two Sorted Arrays
阅读量:2342 次
发布时间:2019-05-10

本文共 2055 字,大约阅读时间需要 6 分钟。

题目描述如下:There are two sorted arrays nums1 and nums2 of size m and n respectively. Find the median of the two sorted arrays. The overall run time complexity should be O(log (m+n)).

目前为止在leetcode碰到的最难的一道题了吧。。O(log(m+n))的时间复杂度限制硬是没做出来,网上看了别人的解法,思路很巧妙,很奇妙~

思路如下,摘自

该方法的核心是将原问题转变成一个寻找第k小数的问题(假设两个原序列升序排列),这样中位数实际上是第(m+n)/2小的数。所以只要解决了第k小数的问题,原问题也得以解决。

首先假设数组A和B的元素个数都大于k/2,我们比较A[k/2-1]和B[k/2-1]两个元素,这两个元素分别表示A的第k/2小的元素和B的第k/2小的元素。这两个元素比较共有三种情况:>、<和=。如果A[k/2-1]<B[k/2-1],这表示A[0]到A[k/2-1]的元素都在A和B合并之后的前k小的元素中。换句话说,A[k/2-1]不可能大于两数组合并之后的第k小值,所以我们可以将其抛弃。

证明也很简单,可以采用反证法。假设A[k/2-1]大于合并之后的第k小值,我们不妨假定其为第(k+1)小值。由于A[k/2-1]小于B[k/2-1],所以B[k/2-1]至少是第(k+2)小值。但实际上,在A中至多存在k/2-1个元素小于A[k/2-1],B中也至多存在k/2-1个元素小于A[k/2-1],所以小于A[k/2-1]的元素个数至多有k/2+ k/2-2,小于k,这与A[k/2-1]是第(k+1)的数矛盾。

当A[k/2-1]>B[k/2-1]时存在类似的结论。

当A[k/2-1]=B[k/2-1]时,我们已经找到了第k小的数,也即这个相等的元素,我们将其记为m。由于在A和B中分别有k/2-1个元素小于m,所以m即是第k小的数。(这里可能有人会有疑问,如果k为奇数,则m不是中位数。这里是进行了理想化考虑,在实际代码中略有不同,是先求k/2,然后利用k-k/2获得另一个数。)

通过上面的分析,我们即可以采用递归的方式实现寻找第k小的数。此外我们还需要考虑几个边界条件:

  • 如果A或者B为空,则直接返回B[k-1]或者A[k-1];
  • 如果k为1,我们只需要返回A[0]和B[0]中的较小值;
  • 如果A[k/2-1]=B[k/2-1],返回其中一个;
这样便能在给定的时间复杂度内实现该问题,
java代码如下:
public class Solution {    public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {        int total = nums1.length + nums2.length;        if(total % 2 == 1)            return findKth(nums1, 0, nums2, 0, total / 2 + 1);        else            return (findKth(nums1, 0, nums2, 0, total / 2) + findKth(nums1, 0, nums2, 0, total / 2 + 1)) / 2;    }        public double findKth(int[] a, int i, int[] b, int j, int k){        if(a.length > b.length)            return findKth(b, j, a, i, k);        if(a.length == 0)            return b[k - 1];        if(k == 1)            return Math.min(a[0], b[0]);        int pa = Math.min(a.length, k / 2), pb = k - pa;        if(a[pa - 1] < b[pb - 1])            return findKth(Arrays.copyOfRange(a, pa, a.length), i + pa, b, j, k - pa);        if(b[pb - 1] < a[pa - 1])            return findKth(Arrays.copyOfRange(b, pb, b.length), j + pb, a, i, k - pb);        else            return a[pa - 1];    }}

转载地址:http://qlbvb.baihongyu.com/

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