LeetCode:4. 寻找两个有序数组的中位数 - Go语言中文社区

LeetCode:4. 寻找两个有序数组的中位数


LeetCode:4. 寻找两个有序数组的中位数

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

LeetCode链接

思路:这道题的难点在于要求时间复杂度为 O(log(m + n)),因此可以想到二分法。

分析

  1. 将 nums1 和 nums2 分别在位置 i 和 j 处划分为左右序列

    在这里插入图片描述

  2. 根据中位数的个数性质

    • 若 len(nums1)+len(nums2) 为奇数,则粉色区域的元素比蓝色区域的元素多一个
    • 若 len(nums1)+len(nums2) 为偶数,则粉色区域的元素与蓝色区域的元素个数相等

    此时,中位数在 i,j 的边界上。

    若 len(nums1)=m,len(nums2)=n,进一步分析:

    • 粉色区域的元素总个数应为 left_total = (m+n+1)//2,无论奇偶
    • nums1 粉色区域元素个数为 i 时,nums2 粉色区域元素个数应为 j=left_total-i
  3. 根据中位数的大小性质:粉色区域的元素应小于蓝色区域的元素

    搜索条件:在 nums1 上寻找合适位置的 i(i 确定根据上一条件则 j 确定),使得满足中位数的大小性质

    二分查找

    • 若 nums2 粉色区域的最大值(即 j-1 位置的值)大于 nums1 蓝色区域的最小值(即 i 位置的值),则往右查找
    • 否则,往左查找
  4. 以上查找结束时 i,j 位置确定,求中位数:

    • 若 len(nums1)+len(nums2) 为奇数,则中位数为粉色区域元素的最大值
    • 若 len(nums1)+len(nums2) 为偶数,则中位数为(粉色区域元素的最大值+蓝色区域的最小值)/2
  5. 注意边界控制,nums1 的值全小于或全大于 nums2 的情况

附代码(Python3):

class Solution:
    def findMedianSortedArrays(self, nums1, nums2):
        # 使 num1 为更短的列表,搜索更快
        if len(nums1) > len(nums2):
            nums1, nums2 = nums2, nums1
        m, n = len(nums1), len(nums2)
        
        left_total = (m+n+1)//2    # 左边总共需要的元素个数
        
        # 二分查找 nums1 的划分边界 i
        left, right = 0, m
        while left < right:
            i = (left+right)//2     # 确定nums1左序列个数
            j = left_total-i        # 则可确定nums2左序列个数  
            
            # 若nums2左序列的最大值大于nums1右序列的最小值,则往右区域查找,否则往左区域查找
            if nums2[j-1] > nums1[i]:
                left = i+1
            else:
                right = i
        i, j = left, left_total-left  # 确定划分边界 i,j
        
        # 边界控制
        nums1_left_max = float('-inf') if i==0 else nums1[i-1]
        nums2_left_max = float('-inf') if j==0 else nums2[j-1]
        nums1_right_min = float('inf') if i==m else nums1[i]
        nums2_right_min = float('inf') if j==n else nums2[j]
        
        if (m+n)%2 == 0:
            return (max(nums1_left_max, nums2_left_max)+min(nums1_right_min,nums2_right_min))/2
        else:
            return max(nums1_left_max, nums2_left_max)
test = Solution()
nums1_li = [[1, 3], [1, 2], [0,0]]
nums2_li = [[2], [3, 4], [0,0]]
for nums1, nums2 in zip(nums1_li, nums2_li):
    print(test.findMedianSortedArrays(nums1, nums2))
2
2.5
0.0

参考链接

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  • 发表于 2020-03-01 22:39:44
  • 阅读 ( 943 )
  • 分类:算法

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