LeetCode——240.搜索二维矩阵 II(Search a 2D Matrix II)[中等]——分析及代码(C++、Java)

本文提供了一种高效算法,用于在m x n的矩阵中搜索目标值,该矩阵的每一行和每一列都按升序排列。通过从左下角开始搜索,我们可以根据当前值与目标值的比较,决定向上还是向右移动,从而快速定位目标。文章详细解释了这一策略,并提供了C++和Java的实现代码。

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一、题目

编写一个高效的算法来搜索 m x n 矩阵 matrix 中的一个目标值 target 。该矩阵具有以下特性:

  • 每行的元素从左到右升序排列。
  • 每列的元素从上到下升序排列。

示例 1:

输入:matrix = [[1,4,7,11,15],[2,5,8,12,19],[3,6,9,16,22],[10,13,14,17,24],[18,21,23,26,30]], target = 5
输出:true

示例 2:

输入:matrix = [[1,4,7,11,15],[2,5,8,12,19],[3,6,9,16,22],[10,13,14,17,24],[18,21,23,26,30]], target = 20
输出:false

提示:

  • m == matrix.length
  • n == matrix[i].length
  • 1 <= n, m <= 300
  • -10^9 <= matrix[i][j] <= 10^9
  • 每行的所有元素从左到右升序排列
  • 每列的所有元素从上到下升序排列
  • -10^9 <= target <= 10^9

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/search-a-2d-matrix-ii
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二、分析及代码

1. 从左下或右上搜索/Z字形查找

(1)思路

若按下标从左上角搜索,由于向下、向右数值均单调递增,导致无法准确判断搜索方向;

若从左下角搜索,则可以准确判断搜索方向:

  • 当前值 > target,搜索上方数值;
  • 当前值 < target,搜索右方数值;

可以不断迭代,直至搜索到目标 target (true) 或 超出矩阵范围(false)。

(2)代码(C++)

class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        int i = matrix.size() - 1, j = 0;
        while (i > -1 && j < matrix[0].size()) {
            if (matrix[i][j] > target)
                i--;
            else if (matrix[i][j] < target)
                j++;
            else   
                return true;
        }
        return false;
    }
};

(3)结果(C++)

执行用时 :64 ms, 在所有 C++ 提交中击败了 94.18% 的用户;
内存消耗 :12.6 MB, 在所有 C++ 提交中击败了 95.57% 的用户。

(4)代码(Java)

class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
        int i = m - 1, j = 0;//搜索指针的行、列坐标
        while (i >= 0 && j < n) {//指针在矩阵范围内时
            if (matrix[i][j] == target) {//找到目标值
                return true;
            } else if (matrix[i][j] < target) {//当前元素小于目标值,增大列坐标
                j++;
            } else {//当前元素大于目标值,减小行坐标
                i--;
            }
        }
        return false;//搜索完成后未在矩阵中发现目标值
    }
}

(5)结果(Java)

执行用时 :5 ms,在所有 Java 提交中击败了 96.28% 的用户;
内存消耗 :44 MB,在所有 Java 提交中击败了 39.76% 的用户。

2. 二分搜索

(1)思路

先在矩阵的 45 度对角线上二分搜索,直至发现 target(返回true)或找到 matrix[i][i] < target < matrix[i + 1][i + 1]。

将此时的矩形划分为 4 块讨论,左上部分的数值全部小于 target,右下部分的数值全部大于 target,可跳过。

针对左下部分和右上部分的矩阵进一步二分迭代,直至发现 target。

(2)代码

class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        if (matrix.empty() || matrix[0].empty())
            return false;
        return search(matrix, target, 0, 0, matrix.size(), matrix[0].size());
    }

    bool search(vector<vector<int>>& matrix, int target, int li, int lj, int ri, int rj) {//参数为所搜索矩阵的左下、右上坐标
        if ((li > ri - 1) || (lj > rj - 1) || matrix[li][lj] > target || matrix[ri - 1][rj - 1] < target)
            return false;
        int li0 = li, lj0 = lj, ri0 = ri, rj0 = rj;     
        while (li < ri - 1 || lj < rj - 1) {//二分搜索对角线
            int mi = (li + ri) / 2, mj = (lj + rj) / 2;
            if (matrix[mi][mj] > target) {
                ri = mi;
                rj = mj;
            }
            else {
                li = mi;
                lj = mj;
            }
        }
        if (matrix[li][lj] == target)
            return true;
        return search(matrix, target, li + 1, lj0, ri0, lj + 1) || search(matrix, target, li0, lj + 1, li + 1, rj0);//递归搜索左下和右上矩阵
    }
};

(3)结果

执行用时 :140 ms, 在所有 C++ 提交中击败了 31.13% 的用户;
内存消耗 :13.1 MB, 在所有 C++ 提交中击败了 5.06% 的用户。

三、其他

暂无。

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/f989b9092fc5 HttpServletRequestWrapper 是 Java Servlet API 中的一个工具类,位于 javax.servlet.http 包中,用于对 HttpServletRequest 对象进行封装,从而在 Web 应用中实现对 HTTP 请求的拦截、修改或增强等功能。通过继承该类并覆盖相关方法,开发者可以轻松地自定义请求处理逻辑,例如修改请求参数、添加请求头、记录日志等。 参数过滤:在请求到达处理器之前,可以对请求参数进行检查或修改,例如去除 URL 编码、过滤敏感信息或进行安全检查。 请求头操作:可以修改或添加请求头,比如设置自定义的 Content-Type 或添加认证信息。 请求属性扩展:在原始请求的基础上添加自定义属性,供后续处理使用。 日志记录:在处理请求前记录请求信息,如 URL、参数、请求头等,便于调试和监控。 跨域支持:通过添加 CORS 相关的响应头,允许来自不同源的请求。 HttpServletRequestWrapper 通过继承 HttpServletRequest 接口并重写其方法来实现功能。开发者可以在重写的方法中添加自定义逻辑,例如在获取参数时进行过滤,或在读取请求体时进行解密。当调用这些方法时,实际上是调用了包装器中的方法,从而实现了对原始请求的修改或增强。 以下是一个简单的示例,展示如何创建一个用于过滤请求参数的包装器: 在 doFilter 方法中,可以使用 CustomRequestWrapper 包装原始请求: 这样,每当调用 getParameterValues 方法时,都会先经过自定义的过滤逻辑。 HttpServletRequestWrapper 是 Java Web 开发中一个强大的工具,它提供了灵活的扩展性,允许开发者
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