4. 寻找两个有序数组的中位数

这几天在看Jetpack全家桶,被搞的有点自闭,没时间到LeetCode上玩耍,晚上在看的官方的demo的时候,yyb滴滴了我一下


?看什么看,看Jetpack全家桶不好吗???
好吧既然余总叫小的看一下,我就看看吧


这...怎么这模板这么眼熟,果然,在LeetCode上找到了他嘴里的她,于是就有了下面的故事...

寻找两个有序数组的中位数

题目描述

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))。


示例:

nums1 = [1, 3]
nums2 = [2]
则中位数是 2.0

nums1 = [1, 2]
nums2 = [3, 4]
则中位数是 (2 + 3)/2 = 2.5


提示:你可以假设 nums1 和 nums2 不会同时为空。

转载来源:力扣(LeetCode)


题目分析

解法一:

因为中位数是有序数组中间的那个数(或者两个数的平均数),而题目明确是求两个有序数组的中位数,这就很容易就想到将两个有序数组归并,然后求出他们的中位数;
两个有序数组合并的时间复杂度是O(M+N),显然不符合题目的要求,但是提交上去竟然过了;
注:解法一里用了栈来收集前n/2的数字,到达中位数的时候停下来,返回

public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
        int len1=0;
        int len2=0;
        int len=nums1.length+nums2.length;
        Stack<Integer> stack=new Stack<>();
        while(stack.size()<=len/2) {
            if (len1 < nums1.length && len2 < nums2.length) {
                if (nums1[len1] <= nums2[len2]) {
                    stack.push(nums1[len1++]);
                    System.out.println(nums1[len1-1]);
                } else {
                    stack.push(nums2[len2++]);
                    System.out.println(nums2[len2-1]);
                }
            } else if (len1 == nums1.length) {
                stack.push(nums2[len2++]);
                System.out.println(nums2[len2-1]);
            } else if (len2 == nums2.length) {
                stack.push(nums1[len1++]);
                System.out.println(nums1[len1-1]);
            }
        }
        if(len%2==0){
            double a=stack.pop();
            double b=stack.pop();
            return ((a+b)/2);
        }else{
            return (double)(stack.pop());
        }
    }
解法二:

看到log,其实我们想到的应该是二分, 下面我用图解的方式更好的展示一下二分的思路

  1. 这是原始状态的数组,满足题目中的两个有序数组的条件


    1
  2. 分别将两个数组砍成两半,现在假设两个左边是合并有序数组的左边,两个右边是合并有序数组的右边,有序数组显然有这样的性质:左边的数小于右边的数,现在我们验证一下我们的假设时候满足这样的性质

    2

  3. 验证:我们先找出左边最大的数,它是5,再找出右边最小的数,它是2,显然不满足有序数组的性质,这可怎么办呢?快排里有个很重要的思想,就是给每一个数找到属于它的位置,我们这里可以受快排的启发,给不符合性质的数找到属于它的位置:把5放到右边去,把2放到左边去!


    3
  4. 现在数组变成这个样子,左边最大的是2,右边最小的是5,显然满足题目的意思


    4
  5. 3和4是一种情况,是上面数组的左边大于下面数组的右边,还有另一种情况,就是下面数组的左边大于上面数组的右边,如下所示:


    5
  6. 对于5的情况,做法和(3、4)差不多,将3放到左边,将5放到右边,这样假设就成立了!


    6
public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
        //确保num1比nums2要短
        if (nums1.length > nums2.length)
            return findMedianSortedArrays(nums2, nums1);

        //特殊情况的处理,短的为空,直接返回长的中位数
        if (nums1.length == 0)
             if( nums2.length % 2 == 0)
                return (nums2[nums2.length / 2] + nums2[nums2.length / 2 - 1]) / 2.0;
             else
                 return nums2[nums2.length / 2];

        //将短的数组分成两半,长的数组也分成两半,
        //左边的大小 = 右边的大小(总长度为偶数) 或者左边大小 = 右边大小 - 1(总长度为奇数)
        int divide1 = nums1.length / 2;
        int divide2 = (nums1.length + nums2.length) / 2 - divide1;

        while (true) {
            //短的数组全都分到左边去
            if (divide1 == nums1.length) {
                //讨论奇偶数情况
                if ((nums1.length + nums2.length) % 2 == 0) {
                    //特殊情况:长的数组全都分到右边去
                    if (divide2 != 0)
                        return ((double) (Math.max(nums1[divide1 - 1], nums2[divide2 - 1]) + nums2[divide2])) / 2;
                    return (double) (nums1[divide1 - 1] + nums2[divide2]) / 2;
                } else {
                    return (double) nums2[divide2];
                }
            }
            //找出左边最大的和右边最小的
            int maxLeft, minRight;
            //短的全在右边
            if (divide1 == 0)
                maxLeft = nums2[divide2 - 1];
            else
                maxLeft = Math.max(nums1[divide1 - 1], nums2[divide2 - 1]);

            //长的全在左边
            if (divide2 == nums2.length)
                minRight = nums1[divide1];
            else
                minRight = Math.min(nums1[divide1], nums2[divide2]);
            //符合假设,直接返回
            if (minRight >= maxLeft)
                if ((nums1.length + nums2.length) % 2 == 0)
                    return ((double) (minRight + maxLeft)) / 2;
                else
                    return (double) minRight;
                
            // 不符合假设,左边最大的右移,右边最小的左移
            // 分别对应上右<下左 ||  下右<上左
            if (nums1[divide1] <= nums2[divide2 - 1]) {
                divide1++;
                divide2--;
            } else {
                divide1--;
                divide2++;
            }
        }
    }

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