寻找两个正序数组的中位数(归并排序)

本文介绍了一种寻找两个有序数组中位数的方法,通过合并数组并利用时间复杂度为O(log(m+n))的算法高效求解。示例展示了如何处理不同长度的数组,包括特殊情况下的中位数计算。

题目描述:

给定两个大小为 m 和 n 的正序(从小到大)数组 nums1 和 nums2

请你找出这两个正序数组的中位数,并且要求算法的时间复杂度为 O(log(m + n))。

你可以假设 nums1 和 nums2 不会同时为空。

示例 1:

nums1 = [1, 3]
nums2 = [2]

则中位数是 2.0

示例 2:

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

则中位数是 (2 + 3)/2 = 2.5

思想:把这两个有序的数组合并成一个有序的数组,然后找出中位数,比较容易

class Solution {
public:
    double findMedianSortedArrays(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) 
	{
		if(nums1.size()==0)//如果第一个数组没数据,那么第二个数组的中位数就是这个题的答案
		{
			if(nums2.size()%2==1)
			{
				return nums2[nums2.size()/2];
			}
			else
			{
				double qq=nums2[nums2.size()/2-1];
				double rr=nums2[nums2.size()/2];
				return (qq+rr)/2;
			}
		}
		if(nums2.size()==0)//如果第二个数组没数据,那么第一个数组的中位数就是这个题的答案
		{
			if(nums1.size()%2==1)
			{
				return nums1[nums1.size()/2];
			}
			else
			{
				double qq=nums1[nums1.size()/2-1];
				double rr=nums1[nums1.size()/2];
				return (qq+rr)/2;
			}
		}
			double mid;
			int n=nums1.size()+nums2.size();
			int *arr=new int[n];
			int k=0;
			int i=0;
			int j=0;
			while( i<nums1.size() && j<nums2.size() )//准备合并数组
			{ 
				if ( nums1[i]<=nums2[j] )//从小到大排序一次进入新数组
				{
					arr[k]=nums1[i];
					i++;
				}
				else
				{
					arr[k]=nums2[j];
					j++;
				}
				k++;
			}

			if( i<nums1.size() ) //如果第一个数组的数据全部放入新的数组,但是第二个数组还有剩余,那么把剩余的部分放入
			{
				while( i<nums1.size() )
				{
					arr[k]=nums1[i];
					i++;
					k++;
				}
			}
			if(j<nums2.size())//同理放入第二个数组的剩余部分
			{
				while(j<nums2.size())
				{
					arr[k]=nums2[j];
					j++;
					k++;
				}
			}
			if( n%2==1)
			{
				mid=arr[n/2];
			}
			else
			{
				double cc=arr[n/2-1];
                double dd=arr[n/2];
				mid=(cc+dd)/2;
			}
			return mid;
	}
};

 

### 计算两个已排序数中位数的 C 实现 以下是基于归并方法实现的一个完整的解决方案,该方案通过合并两个序数来计算其合并后的中位数。 #### 方法描述 为了找到两个序数 `nums1` 和 `nums2` 的中位数,可以通过以下方式完成: - 首先将两个按顺序合并成一个新的有序数。 - 如果新的数长度为奇数,则返回中间位置的数值作为中位数;如果是偶数,则取中间两数的平均值作为中位数。 这种方法的时间复杂度为 \( O(m+n) \)[^1],其中 \( m \) 和 \( n \)两个的长度。空间复杂度同样为 \( O(m+n) \),因为需要额外的空间存储合并后的数[^3]。 #### 完整代码示例 下面是具体的 C 语言实现: ```c #include <stdio.h> // 合并两个序数到 result 中 void mergeArrays(int *arr1, int size1, int *arr2, int size2, int *result) { int i = 0, j = 0, k = 0; while (i < size1 && j < size2) { if (arr1[i] < arr2[j]) { result[k++] = arr1[i++]; } else { result[k++] = arr2[j++]; } } // 处理剩余部分 while (i < size1) { result[k++] = arr1[i++]; } while (j < size2) { result[k++] = arr2[j++]; } } // 找到中位数 double findMedianSortedArrays(int *nums1, int nums1Size, int *nums2, int nums2Size) { int totalLength = nums1Size + nums2Size; int *mergedArray = (int *)malloc(totalLength * sizeof(int)); mergeArrays(nums1, nums1Size, nums2, nums2Size, mergedArray); double median; if (totalLength % 2 == 1) { median = mergedArray[totalLength / 2]; } else { int mid1 = mergedArray[(totalLength / 2) - 1]; int mid2 = mergedArray[totalLength / 2]; median = (mid1 + mid2) / 2.0; } free(mergedArray); return median; } // 测试函数 int main() { int nums1[] = {1, 3}; int nums2[] = {2}; int nums1Size = sizeof(nums1) / sizeof(nums1[0]); int nums2Size = sizeof(nums2) / sizeof(nums2[0]); double median = findMedianSortedArrays(nums1, nums1Size, nums2, nums2Size); printf("The median is %.1f\n", median); return 0; } ``` 上述代码实现了如下功能: 1. 使用辅助函数 `mergeArrays` 将两个序数合并为一个更大的有序数。 2. 利用 `findMedianSortedArrays` 函数根据总长度判断是否为奇数还是偶数,并分别处理两种情况下的中位数计算逻辑。 #### 关键点解析 - **合并过程**:采用双指针技术逐一比较两个中的元素并将较小者放入目标数中,直到其中一个数被完全读取完毕后再复制另一个数剩下的部分。 - **内存管理**:由于创建了一个临时数用于保存合并结果,在操作完成后需释放动态分配的内存资源以防止泄漏。 - **边界条件**:当任意一方为空时可以直接跳过对应的部分继续执行后续流程[^2]。 --- ###
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