4. 寻找两个有序数组的中位数

本文探讨了如何在两个已排序的数组中找到中位数,提出了一个时间复杂度为O(log(m+n))的算法解决方案。通过示例展示了具体操作过程,包括合并数组并排序,最终返回中位数。

寻找两个有序数组的中位数

题目

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

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

分析

将两个数组合并为一个数组,排序合并后的数组,最后返回排序的合并数组的中位数就可以

代码

class Solution {
    public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
    	//如果其中一个数组为空,直接返回另一个数组的中位数,这与数组元素个数有关
        if(nums1.length == 0)
			return ((nums2.length%2)==0)?(nums2[nums2.length/2]+nums2[nums2.length/2-1])/2.0:nums2[nums2.length/2];
		if(nums2.length == 0)
			return ((nums1.length%2)==0)?(nums1[nums1.length/2]+nums1[nums1.length/2-1])/2.0:nums1[nums1.length/2];
		//两个数组都不为空,将它们合并为一个数组,并进行排序
        int[] arr = new int[nums1.length + nums2.length];
        System.arraycopy(nums1, 0, arr, 0, nums1.length);
        System.arraycopy(nums2, 0, arr, nums1.length, nums2.length);
        Arrays.sort(arr);
        //返回合并后数组的中位数
        return ((arr.length%2)==0)?(arr[arr.length/2]+arr[arr.length/2-1])/2.0:arr[arr.length/2];
    }
}
寻找两个有序数组中位数有多种方法,下面详细介绍两种常见方法。 ### 方法一:归并法 归并法的核心思路是合并两个有序数组,形成一个大的有序数组,然后找出这个大数组的中位数。 1. **合并数组**:使用两个指针分别遍历两个有序数组,比较指针所指元素的大小,将较小的元素依次放入新数组中,直到其中一个数组遍历完,再将另一个数组剩余的元素添加到新数组末尾。 2. **确定中位数**:根据新数组的长度确定中位数。如果新数组长度为奇数,中位数就是中间位置的元素;如果为偶数,中位数是中间两个元素的平均值。 示例代码如下: ```python def findMedianSortedArrays(nums1, nums2): merged = [] i, j = 0, 0 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 # 添加剩余元素 merged.extend(nums1[i:]) merged.extend(nums2[j:]) n = len(merged) if n % 2 == 1: return merged[n // 2] else: return (merged[n // 2 - 1] + merged[n // 2]) / 2 ``` ### 方法二:不合并数组找中位数位置 该方法不需要合并两个有序数组,而是通过维护两个指针,直接找到中位数的位置。 1. **确定中位数位置**:由于两个数组的长度已知,因此中位数对应的两个数组的下标之和也是已知的。 2. **移动指针**:维护两个指针,初始时分别指向两个数组的下标 0 的位置,每次将指向较小值的指针后移一位(如果一个指针已经到达数组末尾,则只需要移动另一个数组的指针),直到到达中位数的位置。 3. **确定中位数**:根据两个数组的总长度的奇偶性确定中位数。 示例代码如下: ```python def findMedianSortedArrays(nums1, nums2): m, n = len(nums1), len(nums2) total_length = m + n is_odd = total_length % 2 == 1 mid = total_length // 2 prev, curr = 0, 0 i, j = 0, 0 for _ in range(mid + 1): prev = curr if i < m and (j >= n or nums1[i] < nums2[j]): curr = nums1[i] i += 1 else: curr = nums2[j] j += 1 if is_odd: return curr else: return (prev + curr) / 2 ```
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