查找两个有序数组的中位数,时间复杂度为 O(log(m + n))
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 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
来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/median-of-two-sorted-arrays
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首先明确几个点:
1、两个数组都是有序的
如
[1,3,5]
[2,4,6]
合并后中位数为3、4,分别分布在数组1和数组2中,那么以3、4为分隔点,在数量上:数组1的左边元素个数 + 数组2的左边 = 数组1的右边 + 数组2右边元素个数
再如:
[1,3,5]
[0,2,4,6]
合并后中位数为3,只在数组1中,那我们将3放入数组2中,[0,2,3,4,6]
刚才的推论依然成立
中位数左边元素的数量等于中位数右边元素的数量
2、 数组1中,中位数左边最大的元素一定小于中位数右边最小的元素,当数组2中也有中位数(如没有则将中位数放入数组2中),数组2中位数右边最小的元素一定大于数组1中位数左边的元素,数组2中位数左边的元素一定小于数组1中位数右边的元素
即:
例1:6>1, 2<5
例2:4>1,2<5
2、一个数组有n个元素,则有n+1个插槽
3、一见log(m+n)便知与二分查找有关
代码
class Solution {
/**
* @param Integer[] $nums1
* @param Integer[] $nums2
* @return Float
*/
function findMedianSortedArrays($nums1, $nums2) {
$n1 = count($nums1);
$n2 = count($nums2);
if($n1>$n2){
return $this -> findMedianSortedArrays($nums2, $nums1); // 数组1的长度永远不会比数组2更长
}
$k = intval(($n1+$n2+1)/2); // 总槽点数量二分之一
$left = 0;
$right = $n1;
while($left < $right){
$m1 = intval($left + ($right-$left)/2); // 此处实现二分查找
// 第一次查找时:当数组1是奇数个,我们认为m1是中位数,当数组1是偶数个,认为m1是中位数中较大的那个。
$m2 = $k - $m1; // 两个数组中位数的左边元素数量相加等于总槽点数量的二分之一
if($nums1[$m1] < $nums2[$m2-1]){ // m1为数组1的的中位数或者较大的中位数 小于 数组2中位数左边的最大值m2-1
$left = $m1 + 1; // 此时说明数组1可以继续向右查找,进入下一次二分查找
}else{
$right = $m1; // 否则已经找到中位数的位置,退出循环
}
}
// 上面while循环的核心思想是:
// 因为规范了 数组1的长度永远不会比数组2更长, 所以当数组1长度为0时,数组2的中位数就是要求的中位数
// 当数组1的长度为3时,数组2长度远大于3,那么数组1对于所求的中位数影响有限。即最后得到的中位数如果在数组2中,则一定在第一次求得的中位数附近不超过3。如果中位数在数组1中,查询次数更不会超过3,所以满足 $left < $right 循环即可遍历所有可能。
$m1 = $left;
$m2 = $k - $m1;
// 处理边界问题
$c1 = max($m1<=0 ? PHP_INT_MIN : $nums1[$m1-1], $m2<=0 ? PHP_INT_MIN : $nums2[$m2-1]);
if(($n1+$n2)%2 == 1){
return $c1;
}
$c2 = min($m1 >= $n1 ? PHP_INT_MAX : $nums1[$m1], $m2 >= $n2 ? PHP_INT_MAX : $nums2[$m2]);
return ($c1+$c2) * 0.5;
}
}
知止而后有定,定而后能静,静而后能安,安而后能虑,虑而后能得。
所谓诚其意者,毋自欺也。