题目链接:Median of Two Sorted Arrays
There are two sorted arrays A and B of size m and n respectively. Find the median of the two sorted arrays. The overall run time complexity should be O(log (m+n)).
这道题的要求是在两个有序数组中找到中位数(两个数组合并之后的中位数)。
直接思路,从前往后合并数组,直到第(m+n)/2+1个元素为止。不过时间复杂度是线性的(O(n)),不满足要求的O(log(m+n))。
将问题转化一下,转变成一个寻找第k小数的问题(假设两个原序列升序排列),这样中位数实际上是第(m+n)/2+1小的数或者是第(m+n)/2和第(m+n)/2+1小的数的均值。
首先假设k为偶数并且数组A和B的元素个数都大于k/2,比较A[k/2-1]和B[k/2-1]两个元素,这两个元素分别表示A的第k/2小的元素和B的第k/2小的元素。这两个元素比较共有三种情况:=和<、>:
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当A[k/2-1]=B[k/2-1]时,则已经找到了第k小的数,即这个相等的元素。由于在A和B中分别有k/2-1个元素小于这个数,所以这个数就是第k小的数。
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当A[k/2-1]<B[k/2-1]时,这表示A[0]到A[k/2-1]的元素都在A和B合并之后的前k小的元素中。换句话说,A[k/2-1]不可能大于两数组合并之后的第k小值,所以可以将其舍弃。
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当A[k/2-1]>B[k/2-1]时存在类似的结论。
实际上,由于k可能为奇数,而且数组A中元素个数可能小于k/2,则可以采用先求k/2与m的小的数值,然后用k减去这个数获得另一个数。
通过上面的分析,可以采用递归的方式实现寻找第k小的数。此外还需要考虑几个边界条件:
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如果A或者B为空,则直接返回B[k-1]或者A[k-1];
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如果k为1,则只需要返回A[0]和B[0]中的较小值;
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如果A[k/2-1]=B[k/2-1],则返回其中任意一个。
时间复杂度:O(log(m+n))
空间复杂度:O(log(m+n))
1 class Solution
2 {
3 public:
4 double findMedianSortedArrays(int A[], int m, int B[], int n)
5 {
6 int k = m + n;
7 if(k % 2 == 1)
8 return findKth(A, m, B, n, k / 2 + 1);
9 else
10 return (findKth(A, m, B, n, k / 2) + findKth(A, m, B, n, k / 2 + 1)) / 2.0;
11 }
12 private:
13 int findKth(int a[], int m, int b[], int n, int k)
14 {
15 if(m > n) // 保证a长度小于等于b长度,即m <= n
16 return findKth(b, n, a, m, k);
17
18 if(m == 0)
19 return b[k - 1];
20
21 if(k == 1)
22 return min(a[0], b[0]);
23
24 int pa = min(k / 2, m), pb = k - pa;
25 if(a[pa - 1] == b[pb - 1])
26 return a[pa - 1];
27 else if(a[pa - 1] < b[pb - 1])
28 return findKth(a + pa, m - pa, b, n, k - pa);
29 else
30 return findKth(a, m, b + pb, n - pb, k - pb);
31 }
32 };