LeetCode(4)-- 寻找两个正序数组的中位数

题目

给定两个大小为 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。

进阶:你能设计一个时间复杂度为 O(log (m+n)) 的算法解决此问题吗?

示例 1:

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

示例 2:

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

示例 3:

输入:nums1 = [0,0], nums2 = [0,0]
输出:0.00000

示例 4:

输入:nums1 = [], nums2 = [1]
输出:1.00000

示例 5:

输入:nums1 = [2], nums2 = []
输出:2.00000

提示:

nums1.length == m
nums2.length == n
0 <= m <= 1000
0 <= n <= 1000
1 <= m + n <= 2000
-106 <= nums1[i], nums2[i] <= 106

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/median-of-two-sorted-arrays
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思路以及解答

思路一:数组是有序的,利用双指针分别指向数组的第一个元素,对比大小,分别往后移动,合并到新的数组,然后直接取出中位数。

class Solution {public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
    int n= nums1.length+nums2.length;
    int[] num = new int[n];
    int i=0,j=0,k=0;
    while(i<nums1.length&&j<nums2.length){
      if(nums1[i]<nums2[j]){
        num[k]=nums1[i];
        k++;
        i++;
      }else {
        num[k]=nums2[j];
        k++;
        j++;
      }
    }
    while(i<nums1.length){
      num[k]=nums1[i];
      k++;
      i++;
    }
    while(j<nums2.length){
      num[k]=nums2[j];
      k++;
      j++;
    }
    if(n%2==1){
      return num[n/2];
    }else{
      return (num[n/2-1]+num[n/2])/2.00000;
    }
  }}

思路二:其实不需要创建新的数组,如果不要求时间复杂度的情况下,由于数组是有序的,获取中位数比较简单,先求出两个数组的长度,假设求得中位数是第 n 个(或者 n 和 n+1 个的平均),然后利用两个指针,从头向尾部移动,哪一个指针指向的数更小,移动的一共移动 n 步,取出这个数(或者两个数的平均)即可,这就不实现了。

但是上面的思路,假设长度为n和m,只能做到O((n+m)/2),也就是O(n+m)的时间复杂度。距离更优的解稍微有点距离。

下面提供一个思路,巧妙利用二分的思想。假设数组长度分别为nm,求两次中位数再求和!!!啥意思,也就是由于有可能中位数是中间那两个数相加之后取平均,也可能是中间那个数。所以只要我们把位置(此处的位置表示排序后的位置)为(n+m+1)/2的数和((n+m+2)/2)的数之后,取平均,就可以兼容上面说的两种情况。

class Solution {
   public static double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
        int right1 = nums1.length - 1;
        int right2 = nums2.length - 1;
        // 求两次取平均(如果总数为偶数,则取得中间两个取平均,如果总数为奇数,则两次取出中位数取平均,还是中位数)
        return (getMidNum(nums1, 0, right1, nums2, 0, right2, (nums1.length + nums2.length + 1) / 2)
                + getMidNum(nums1, 0, right1, nums2, 0, right2, (nums1.length + nums2.length + 2) / 2)) * 0.5;
    }

    public static double getMidNum(int[] nums1, int left1, int right1, int[] nums2, int left2, int right2, int k) {
        // 数组1需要比较的长度
        int len1 = right1 - left1 + 1;
        // 数组2需要比较的长度
        int len2 = right2 - left2 + 1;
        if (len1 > len2) {
            // 保证更长的数组在后面
            return getMidNum(nums2, left2, right2, nums1, left1, right1, k);
        }
        // 如果数组1需要比较的段的长度为0,那么说明中位数存在在数组2中
        if (len1 == 0) {
            // 索引位置自然是数组2需要比较的左边界+个数-1
            return nums2[left2 + k - 1];
        }
        // 如果k为1了,那么肯定是两个数组的第一个数之中的一个,更小的就是中位数
        if(k==1){
            return Math.min(nums1[left1],nums2[left2]);
        }
        // 取出第一个数组的中间位置的数
        int num1_K = Math.min(left1 + k / 2 - 1, right1);
        // 取出第二个数组的中间位置的数
        int num2_k = Math.min(left2 + k / 2 - 1, right2);
        // 两个数相比,如果第一个数比第二个数小,说明中位数在数组1的后半段和数组2中
        if (nums1[num1_K] < nums2[num2_k]) {
            k = k - (num1_K-left1+1);
            return getMidNum(nums1, num1_K + 1, right1, nums2, left2, right2, k);
        } else {
            // 如果第一个数比第二个数大,说明中位数在数组2的前半段和数组1中
            k = k - (num2_k-left2+1);
            return getMidNum(nums1, left1, right1, nums2, num2_k + 1, right2, k);
        }
    }}

【作者简介】
秦怀,公众号【秦怀杂货店】作者,技术之路不在一时,山高水长,纵使缓慢,驰而不息。写好每一篇文章,期待和你们一起交流。

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