[LeetCode]4. Median of Two Sorted Arrays寻找两个有序数组的中位数

There are two sorted arrays nums1 and nums2 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)).

You may assume nums1 and nums2 cannot be both empty.

Example 1:

nums1 = [1, 3]
nums2 = [2]

The median is 2.0

Example 2:

nums1 = [1, 2]
nums2 = [3, 4]

The median is (2 + 3)/2 = 2.5

给出两个有序数组,找出合并后的中位数,给了个限制条件时间在O(log(m + n)),看到log那就肯定是用二分法了。
先扯个远一点的,中位数就是数组中间的那个数,求法和数组长度的奇偶有关,这里介绍个方法可以无视奇偶。核心的原理在于计算机除法的向下取整,6/2=7/2=3。

偶数时:[1,2,3,4,5,6],midden=(3+4)/2=(arr[2]+arr[3])/2=(arr[n/2-1]+arr[n/2])/2.
n/2-1=(n-2)/2,由于向下取整,4/2=5/2,所以(n-2)/2=(n-1)/2.
于是midden=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2;

奇数时:[1,2,3,4,5],midden=3=arr[2],同样由于向下取整,n=5,n/2=(n-1)/2.
midden=arr[n/2]=arr[(n-1)/2]=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2;

综上:无论奇偶,midden=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2,记住核心原理,计算机除法的向下取整

回到题目中,我们假设A数组和B数组合二为一(当然不可能在程序中合并,时间限制不允许)
A+B=C,我们假设C是排好序的新数组,现在C可以分为L和R两部分,L中的所有元素R中的
所有元素。L可以分为A1和B1,同样R可以分为A2和B2。因为A1<A2,B1<B2必然成立,因为
A和B是有序数组,所以L<R成立还需要的条件是A1<=B2,B1<=A2。

最后迭代C1和C2来比较,有三种可能
(1)A1>B2说明x需要减小,A1存在过多元素
(2)A2<B1说明x需要增大,A1存在元素过少
(3)A1<=B2,B1<=A2,符合要求,此时midden=(max(A1,B1)+min(A2,B2))/2
但似乎这只适用于偶数情况下,奇数情况下,例如
[1,3,5,7,9]
[2,4,8,9]并不能得到正确结果,所以还需要我们作进一步处理

下面是这个题解的精髓
A: [1,2,3,4,5]--------->[#,1,#,2,#,3,#,4,#,5,#],长度变为2n+1
B: [1,1,1,1]------------>[#,1,#,1,#,1,#,1,#],长度变为2
m+1
借助标记符号#,C总长度为2n+2m+2,这样就变成了偶数个,可以找到一处切割成长度相等的两部分,长度都为m+n+1。在A中C1位置切割,相应的就要在B的C2=m+n-x处切割。
C1=7时,C2=4+5-7=2,切割位置如下
[#1#2#3#(4/4)#5#]
[#1/1#1#1#]
A1=A2为3,B1=0,B2=1,找出如下关系
A1 = A [(C1-1)/ 2]; A2 = A [C1 / 2];
B1 = B[(C2-1)/ 2]; B2 = B [C2 / 2];
由于允许A1=A2或者B1=B2,人为的把奇偶变成了一种情况

public class Solution {
    public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
        int m = nums1.length, n = nums2.length;
        if (m < n) return findMedianSortedArrays(nums2, nums1);
        if (n == 0) return (nums1[(m - 1) / 2] + nums1[m / 2]) / 2.0;
        int left = 0, right = 2 * n;
        while (left <= right) {
            int mid2 = (left + right) / 2;
            int mid1 = m + n - mid2;
            double L1 = mid1 == 0 ? Double.MIN_VALUE : nums1[(mid1 - 1) / 2];
            double L2 = mid2 == 0 ? Double.MIN_VALUE : nums2[(mid2 - 1) / 2];
            double R1 = mid1 == m * 2 ? Double.MAX_VALUE : nums1[mid1 / 2];
            double R2 = mid2 == n * 2 ? Double.MAX_VALUE : nums2[mid2 / 2];
            if (L1 > R2) left = mid2 + 1;
            else if (L2 > R1) right = mid2 - 1;
            else return (Math.max(L1, L2) + Math.min(R1, R2)) / 2;
        }
        return -1;
    }
}
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