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求2个排序数组的中位数,要求时间复杂度为O(log(m + n))
暴力解法就是将2个排序数组合并成1个数组,然后求出中位数,时间复杂度为O(m + n),但是显然不符合题意。
这道题需要使用二分查找进行求解,有点技巧性。
对于2个有序数组,x和y求中位数
x -> x1 x2 x3 x4 x5
y -> y1 y2 y3 y4 y5 y6
关键的点就是在x中找到1个分割点,在y中找到1个分割点,如下所示
x -> x1 x2 | x3 x4 x5 x6
y -> y1 y2 y3 y4 y5 | y6 y7 y8
这样进行分割以后,x的左边部分加上y的左边部分的数量等于x的右边部分加上y的右边部分的数量,如果此时,有x2 <= y6 && y5 <= x3,那么中位数一定是avg(max(x2, y5), min(x3, y6))。
这里先解释一下为什么,如上所示,因为x和y都是递增的,那么x2一定小于x3,x4,x5,x6,并且y5一定小于y6,y7,y8,如果此时x2小于等于y6且y5小于等于x3,那么我们分隔点左边的数一定都是小于等于分隔点右边的数,并且如果此时左右两边的数是相等的,那么中位数一定等于x2,x3,y5,y6这4个数排序后的中间2个数的平均数,又因为x2 <= x3, y5 <= y6,x2 <= y6,y5 <= x3 所以中位数一定是avg(max(x2, y5), min(x3, y6))。如果数组x和y的总数是奇数的话也同理,如下所示
x -> x1 x2 | x3 x4 x5
y -> y1 y2 y3 y4 y5 | y6 y7 y8
我们使得分隔后的左边元素比右边元素多1个,那么此时中位数就等于max(x2, y5)
public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
int m = nums1.length;
int n = nums2.length;
if (m > n) return findMedianSortedArrays(nums2, nums1);
int lo = 0, hi = m;
while (lo <= hi) {
int partitionX = lo + (hi - lo) / 2;
int partitionY = (m + n + 1) / 2 - partitionX;
int maxLeftX = partitionX == 0 ? Integer.MIN_VALUE : nums1[partitionX - 1];
int minRightX = partitionX == m ? Integer.MAX_VALUE : nums1[partitionX ];
int maxLeftY = partitionY == 0 ? Integer.MIN_VALUE : nums2[partitionY - 1];
int minRightY = partitionY == n ? Integer.MAX_VALUE : nums2[partitionY];
if (maxLeftX <= minRightY && maxLeftY <= minRightX) {
if ((m + n) % 2 == 0) {
return (double) (Math.max(maxLeftX, maxLeftY) + Math.min(minRightX, minRightY)) / 2;
} else {
return Math.max(maxLeftX, maxLeftY);
}
}else if (maxLeftX > minRightY) {
hi = partitionX - 1;
} else {
lo = partitionX + 1;
}
}
throw new IllegalArgumentException();
}