Python leetcode 4. 寻找两个有序数组的中位数

博客围绕找出两个大小为 m 和 n 的有序数组 nums1 和 nums2 的中位数展开,要求算法时间复杂度为 O(log(m + n))。提出简单合并排序取中位数的方法不符合复杂度要求,还提到可少量增加空间复杂度使时间复杂度达标。

给定两个大小为 m 和 n 的有序数组 nums1 和 nums2。

请你找出这两个有序数组的中位数,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

题目咋一看,挺简单的。

class Solution:
    def findMedianSortedArrays(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> float:
        nums = nums1+nums2
        nums.sort()
        tmpLen = len(nums)
        if tmpLen % 2 ==0:
            return (nums[tmpLen // 2-1] + nums[tmpLen // 2]) /2
        else:
            return nums[tmpLen // 2]

合并两个列表再排序,取中位数,提交收工。
注意看题目:

并且要求算法的时间复杂度为 O(log(m + n))

排序的时间复杂度 O(n log n),合并排序O((m+n)log(m+n)),显然不符合要求。


class Solution:
    def findMedianSortedArrays(self, nums1, nums2):
        tmpLen = len(nums1) + len(nums2)
        if tmpLen % 2 == 0 :
            centerIndex = [tmpLen // 2 ,tmpLen // 2 + 1]
        else:
            centerIndex = [tmpLen // 2 + 1]

        nums1Order = 0
        nums2Order = 0
        count = 1
        tempNum = 0
        centerNum = []
        centerIndexInx = 0

        while True:
            if len(nums2) != nums2Order and len(nums1) != nums1Order:
                if nums1[nums1Order] <= nums2[nums2Order]  :
                    tempNum = nums1[nums1Order]
                    nums1Order += 1
                elif nums1[nums1Order] > nums2[nums2Order]  :
                    tempNum = nums2[nums2Order]
                    nums2Order += 1
            elif len(nums2) == nums2Order :
                tempNum = nums1[nums1Order]
                nums1Order += 1
            else:
                tempNum = nums2[nums2Order]
                nums2Order += 1

            if count == centerIndex[centerIndexInx] :
                centerNum.append(tempNum)
                centerIndexInx +=1
                if len(centerNum) == len(centerIndex) :
                    break
            count +=1

        return centerNum[0] if len(centerNum) == 1 else sum(centerNum) / 2

少量增加空间复杂度,时间复杂度达标。

以下是几种使用 Python 解决 LeetCode4 题(寻找两个有序数组中位数)的方法: ### 方法一:合并排序法 先对两个数组进行合并后排序,然后找到对应位置的数值。由于题目中两个数组都是正序数组,可使用归并排序合并两个数组[^3]。 ```python def findMedianSortedArrays(nums1, nums2): m, n = len(nums1), len(nums2) merged = [] i, j = 0, 0 while i < m and j < n: if nums1[i] < nums2[j]: merged.append(nums1[i]) i += 1 else: merged.append(nums2[j]) j += 1 while i < m: merged.append(nums1[i]) i += 1 while j < n: merged.append(nums2[j]) j += 1 length = m + n if length % 2 == 1: return merged[length // 2] else: return (merged[length // 2 - 1] + merged[length // 2]) / 2 ``` ### 方法二:转化为找第 K 小的数 根据中位数的定义,当 `m + n` 是奇数时,中位数两个有序数组中的第 `(m + n) / 2` 个元素;当 `m + n` 是偶数时,中位数两个有序数组中的第 `(m + n) / 2` 个元素和第 `(m + n) / 2 + 1` 个元素的平均值。因此,本题可转化成寻找两个有序数组中的第 `k` 小的数,其中 `k` 为 `(m + n) / 2` 或 `(m + n) / 2 + 1`[^4]。 ```python def findMedianSortedArrays(nums1, nums2): m, n = len(nums1), len(nums2) total_length = m + n def getKthElement(k): index1, index2 = 0, 0 while True: if index1 == m: return nums2[index2 + k - 1] if index2 == n: return nums1[index1 + k - 1] if k == 1: return min(nums1[index1], nums2[index2]) newIndex1 = min(index1 + k // 2 - 1, m - 1) newIndex2 = min(index2 + k // 2 - 1, n - 1) pivot1, pivot2 = nums1[newIndex1], nums2[newIndex2] if pivot1 <= pivot2: k -= newIndex1 - index1 + 1 index1 = newIndex1 + 1 else: k -= newIndex2 - index2 + 1 index2 = newIndex2 + 1 if total_length % 2 == 1: return getKthElement((total_length + 1) // 2) else: return (getKthElement(total_length // 2) + getKthElement(total_length // 2 + 1)) / 2 ```
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