LintCode 65: Median of two Sorted Arrays (经典题!!!)

本文介绍了一种使用二分查找法寻找两个已排序数组中第K小元素的方法,该方法通过比较两个数组的中间元素来缩小搜索范围,最终找到目标元素,时间复杂度为O(log(m+n))。

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这题解法很多。

解法1: 二分法。
找两个排序数组中第K小的数。

  1. If startA exceeds A.size(), then the Kth smallest elements should be B[startB + K -1];
    If startA exceeds A.size(), then the Kth smallest elements should be B[startB + K -1];

  2. if K == 1, then return the min of A[startA] and B[startB]

  3. if startA + K / 2 is still within arrayA, and
    startB + K / 2 is still within arrayB, then compare halfKOfA and halfKOfB:

if halfKOfA > halfKOfB, then the Kth smallest number should be in
A[startA…startA+K/2] and B[startB+K/2…startB+K]

if halfKOfA < halfKOfB, then the Kth smallest number should be in
A[startA+K/2…startA+K] and B[startB…startB+K/2]

Time complexity O(log(m+n)).

class Solution {
public:
    /*
     * @param A: An integer array
     * @param B: An integer array
     * @return: a double whose format is *.5 or *.0
     */
    double findMedianSortedArrays(vector<int> &A, vector<int> &B) {
        int totalLen = A.size() + B.size();
        
        if (totalLen & 0x1) {
            return helper(A, 0, B, 0, totalLen / 2 + 1);
        } else {
            return helper(A, 0, B, 0, totalLen / 2) / 2.0 + helper(A, 0, B, 0, totalLen / 2 + 1) / 2.0;
        }
        
    }
    
private:
    int helper(vector<int> &A, int startA, vector<int> &B, int startB, int K) {
        if (startA >= A.size()) {
            return B[startB + K - 1];
        }
        
        if (startB >= B.size()) {
            return A[startA + K - 1];
        }
        
        if (K == 1) {
            return min(A[startA], B[startB]);
        }
        
        int halfKofA = 0, halfKofB = 0; 
    
        if ((startA + K / 2) > A.size()) {
            halfKofA = INT_MAX;
        } else {
            halfKofA = A[startA + K / 2 - 1];
        }
        
        if ((startB + K / 2) > B.size()) {
            halfKofB = INT_MAX;
        } else {
            halfKofB = B[startB + K / 2 - 1];
        }
        
        if (halfKofA > halfKofB) {
            // should be in the other k/2 of B
            return helper(A, startA, B, startB + K / 2, K - K / 2);
            //return helper(A, startA, B, startB + K / 2, K / 2);
        } else {
            // should be in the other k/2 of a
            return helper(A, startA + K / 2, B, startB, K - K / 2 );
            //return helper(A, startA + K / 2, B, startB, K / 2 );
        }
    }

};
目描述是关于寻找两个已排序数组 `nums1` 和 `nums2` 的合并后的中位数。这两个数组分别包含 `m` 和 `n` 个元素。要解决这个问,首先我们需要合并这两个数组并保持有序,然后根据数组的总大小决定取中间值的方式。 1. 合并两个数组:由于数组是有序的,我们可以使用双指针法,一个指向 `nums1` 的起始位置,另一个指向 `nums2` 的起始位置。比较两个指针所指元素的大小,将较小的那个放入一个新的合并数组中,同时移动对应指针。直到其中一个数组遍历完毕,再将另一个数组剩余的部分直接复制到合并数组中。 2. 计算中位数:如果合并数组的长度为奇数,则中位数就是最中间的那个元素;如果长度为偶数,则中位数是中间两个元素的平均值。我们可以通过检查数组长度的奇偶性来确定这一点。 下面是Python的一个基本解决方案: ```python def findMedianSortedArrays(nums1, nums2): merged = [] i, j = 0, 0 # Merge both arrays while i < len(nums1) and j < len(nums2): if nums1[i] < nums2[j]: merged.append(nums1[i]) i += 1 else: merged.append(nums2[j]) j += 1 # Append remaining elements from longer array while i < len(nums1): merged.append(nums1[i]) i += 1 while j < len(nums2): merged.append(nums2[j]) j += 1 # Calculate median length = len(merged) mid = length // 2 if length % 2 == 0: # If even, return average of middle two elements return (merged[mid - 1] + merged[mid]) / 2.0 else: # If odd, return middle element return merged[mid] ``` 这个函数返回的是两个数组合并后的中位数。注意,这里假设数组 `nums1` 和 `nums2` 都是非空的,并且已经按照升序排列。
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