[LeetCode]4. Median of Two Sorted Arrays尋找兩個有序數(shù)組的中位數(shù)

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

給出兩個有序數(shù)組,找出合并后的中位數(shù),給了個限制條件時間在O(log(m + n)),看到log那就肯定是用二分法了峦耘。
先扯個遠一點的,中位數(shù)就是數(shù)組中間的那個數(shù),求法和數(shù)組長度的奇偶有關(guān)平道,這里介紹個方法可以無視奇偶。核心的原理在于計算機除法的向下取整供炼,6/2=7/2=3一屋。

偶數(shù)時:[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,由于向下取整劲蜻,4/2=5/2陆淀,所以(n-2)/2=(n-1)/2.
于是midden=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2;

奇數(shù)時:[1,2,3,4,5],midden=3=arr[2]先嬉,同樣由于向下取整轧苫,n=5,n/2=(n-1)/2.
midden=arr[n/2]=arr[(n-1)/2]=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2;

綜上:無論奇偶疫蔓,midden=(arr[(n-1)/2]+arr[n/2])/2含懊,記住核心原理,計算機除法的向下取整

回到題目中衅胀,我們假設(shè)A數(shù)組和B數(shù)組合二為一(當然不可能在程序中合并岔乔,時間限制不允許)
A+B=C,我們假設(shè)C是排好序的新數(shù)組,現(xiàn)在C可以分為L和R兩部分滚躯,L中的所有元素R中的
所有元素雏门。L可以分為A1和B1,同樣R可以分為A2和B2掸掏。因為A1<A2茁影,B1<B2必然成立,因為
A和B是有序數(shù)組丧凤,所以L<R成立還需要的條件是A1<=B2,B1<=A2募闲。

最后迭代C1和C2來比較,有三種可能
(1)A1>B2說明x需要減小愿待,A1存在過多元素
(2)A2<B1說明x需要增大浩螺,A1存在元素過少
(3)A1<=B2,B1<=A2,符合要求仍侥,此時midden=(max(A1要出,B1)+min(A2,B2))/2
但似乎這只適用于偶數(shù)情況下,奇數(shù)情況下农渊,例如
[1,3,5,7,9]
[2,4,8,9]并不能得到正確結(jié)果厨幻,所以還需要我們作進一步處理

下面是這個題解的精髓
A: [1,2,3,4,5]--------->[#,1,#,2,#,3,#,4,#,5,#],長度變?yōu)?n+1
B: [1,1,1,1]------------>[#,1,#,1,#,1,#,1,#],長度變?yōu)?
m+1
借助標記符號#,C總長度為2n+2m+2,這樣就變成了偶數(shù)個况脆,可以找到一處切割成長度相等的兩部分饭宾,長度都為m+n+1。在A中C1位置切割格了,相應(yīng)的就要在B的C2=m+n-x處切割看铆。
C1=7時,C2=4+5-7=2盛末,切割位置如下
[#1#2#3#(4/4)#5#]
[#1/1#1#1#]
A1=A2為3弹惦,B1=0菲驴,B2=1竞慢,找出如下關(guān)系
A1 = A [(C1-1)/ 2]; A2 = A [C1 / 2];
B1 = B[(C2-1)/ 2]; B2 = B [C2 / 2];
由于允許A1=A2或者B1=B2,人為的把奇偶變成了一種情況

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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