Merge Intervals

本文介绍了一种有效的合并区间算法,该算法通过两种方法实现:使用插入区间方法和使用比较器方法。通过对输入区间的排序和合并操作,可以高效地解决区间重叠问题,并返回合并后的区间列表。

Q:

Given a collection of intervals, merge all overlapping intervals.

For example,
Given [1,3],[2,6],[8,10],[15,18],

return [1,6],[8,10],[15,18].

Solution:

Using insert interval:

/**
 * Definition for an interval.
 * public class Interval {
 *     int start;
 *     int end;
 *     Interval() { start = 0; end = 0; }
 *     Interval(int s, int e) { start = s; end = e; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<Interval> merge(List<Interval> intervals) {
        List<Interval> merged = new ArrayList<Interval>();
        for (Interval i: intervals) {
            List<Interval> list = new ArrayList<Interval>();
            for (Interval j: merged) {
                if (i.start > j.end)
                    list.add(j);
                else if (i.end < j.start) {
                    list.add(i);
                    i = j;
                }
                else
                    i = new Interval(Math.min(i.start, j.start), Math.max(i.end, j.end));
            }
            list.add(i);
            merged = new ArrayList<Interval>(list);
        }
        return merged;
    }
}

Using Comparator:

/**
 * Definition for an interval.
 * public class Interval {
 *     int start;
 *     int end;
 *     Interval() { start = 0; end = 0; }
 *     Interval(int s, int e) { start = s; end = e; }
 * }
 */
public class Solution {
    public List<Interval> merge(List<Interval> intervals) {
        if (intervals == null || intervals.size() <= 1)
            return intervals;
        List<Interval> merged = new ArrayList<Interval>();
        Collections.sort(intervals, new IntervalComparator());
        Interval pre = intervals.get(0);
        for (int i = 1; i < intervals.size(); i++) {
            Interval cur = intervals.get(i);
            if (cur.start > pre.end) {
                merged.add(pre);
                pre = cur;
            }
            else {
                cur = new Interval(pre.start, Math.max(pre.end, cur.end));
                pre = cur;
            }
        }
        merged.add(pre);
        return merged;
    }
    
    class IntervalComparator implements Comparator<Interval> {
        public int compare(Interval i1, Interval i2) {
            return i1.start - i2.start;
        }
    }
}


在 C++ 中,`vector<vector<int>> intervals` 是一个二维向量类型,通常用于表示一组区间。每个内部的 `vector<int>` 表示一个区间,其中包含两个整数,分别代表区间的起始点和结束点。这种结构在处理区间问题时非常常见,例如合并区间、插入区间、计算区间交集等。 在函数 `mergeIntervals` 中,`intervals` 作为输入参数传递给函数,其作用是提供一组待合并的区间数据。函数会根据这些区间的数据,按照一定的逻辑进行处理,最终返回一个新的 `vector<vector<int>>` 类型,表示合并后的区间集合。这种设计允许函数处理任意数量的区间,并且能够动态调整结果的大小[^2]。 例如,输入的 `intervals` 可能是以下形式: ```cpp vector<vector<int>> intervals = {{1, 3}, {2, 6}, {8, 10}, {15, 18}}; ``` 这表示四个区间:[1, 3]、[2, 6]、[8, 10] 和 [15, 18]。函数 `mergeIntervals` 会按照区间的左端点进行排序,并依次判断是否可以合并,从而生成最终的合并结果,如 [1, 6]、[8, 10]、[15, 18]。 在实现过程中,`intervals` 的排序是通过 `sort` 函数完成的,默认情况下,它会按照第一个元素(即区间的起始点)进行升序排列。如果需要按照区间的结束点进行排序,则可以使用自定义的比较函数,例如: ```cpp sort(intervals.begin(), intervals.end(), [](vector<int> a, vector<int> b) { return a[1] < b[1]; }); ``` 该比较函数确保了区间按照右端点进行排序,适用于某些特定场景,例如贪心算法中的区间调度问题[^1]。 此外,`intervals` 的处理过程中,会使用 `merged` 作为中间结果容器,通过 `push_back` 和 `back()` 操作动态管理合并后的区间。如果 `merged` 为空,或者当前区间的起始点大于 `merged` 中最后一个区间的结束点,则将当前区间加入 `merged`;否则,更新 `merged` 中最后一个区间的结束点为两者结束点的最大值。 ### 示例代码 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; vector<vector<int>> mergeIntervals(vector<vector<int>>& intervals) { if (intervals.empty()) return {}; // 按照区间的左端点进行排序 sort(intervals.begin(), intervals.end()); vector<vector<int>> merged; for (const auto& interval : intervals) { if (merged.empty() || merged.back()[1] < interval[0]) { merged.push_back(interval); } else { merged.back()[1] = max(merged.back()[1], interval[1]); } } return merged; } int main() { vector<vector<int>> intervals = {{1, 3}, {2, 6}, {8, 10}, {15, 18}}; vector<vector<int>> result = mergeIntervals(intervals); cout << "合并后的区间:" << endl; for (const auto& interval : result) { cout << "[" << interval[0] << ", " << interval[1] << "] "; } cout << endl; return 0; } ``` 在上述代码中,`intervals` 被排序后,逐个处理每个区间,最终生成合并后的结果。这种方式确保了算法的高效性和简洁性。 ###
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