接下来我们考虑有没有优化的算法。优化的思想来源于order statistics,在算法导论10.3节中提到。问题等价于求两个array的第k=(m+n)/2(假设m和n分别是两个数组的元素个数)大的数是多少。基本思路是每次通过查看两个数组的第k/2大的数(假设是A[k/2],B[k/2]),如果两个A[k/2]=B[k/2],说明当前这个数即为两个数组剩余元素的第k大的数,如果A[k/2]>B[k/2],
那么说明B的前k/2个元素都不是我们要的第k大的数,反之则排除A的前k/2个,如此每次可以排除k/2个元素,最终k=1时即为结果。总的时间复杂度为O(logk),空间复杂度也是O(logk),即为递归栈大小。在这个题目中因为k=(m+n)/2,所以复杂度是O(log(m+n))。比起第一种解法有明显的提高,代码如下:
public double findMedianSortedArrays(int A[], int B[]) { if((A.length+B.length)%2==1) return helper(A,B,0,A.length-1,0,B.length-1,(A.length+B.length)/2+1); else return (helper(A,B,0,A.length-1,0,B.length-1,(A.length+B.length)/2) +helper(A,B,0,A.length-1,0,B.length-1,(A.length+B.length)/2+1))/2.0; } private int helper(int A[], int B[], int i, int i2, int j, int j2, int k) { int m = i2-i+1; int n = j2-j+1; if(m>n) return helper(B,A,j,j2,i,i2,k); if(m==0) return B[j+k-1]; if(k==1) return Math.min(A[i],B[j]); int posA = Math.min(k/2,m); int posB = k-posA; if(A[i+posA-1]==B[j+posB-1]) return A[i+posA-1]; else if(A[i+posA-1]<B[j+posB-1]) return helper(A,B,i+posA,i2,j,j+posB-1,k-posA); else return helper(A,B,i,i+posA-1,j+posB,j2,k-posB); }
(PS:由于题目要求时间复杂度为O(log(m+n))),说明在这个过程必须体现出二分查找,首先对于中位数必须有一个明确的认识,如果有奇数个数,那么中位数就是中间的那个数,如果有偶数个数,必须是中间两个数的平均数。再来考虑二分查找是依据什么二分呢?是根据中位数在两个数组中的位置来进行二分查找。如果一直未两个数组来二分,是查不到最终的结果。
如果题目要求事件复杂度为O(n),这样就有很多种方法来实现这个问题,遍历两个数组,找到第k大,如果是多个数组,那么就可以使用heap作为辅助结构。这里的二分是以k/2
Median of Two Sorted Array---LeetCode
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