Median of Two Sorted Arrays问题

problem:

There are two sorted arrays A and B 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)).thinking:

(1)求中位数,就是求已序数列的中间位置对应的数字,分奇偶。两个已序数组求中位数,就是求合并后的中位数。

(2)采用merge sort合并排序的方法求中位数,很直观,但时间复杂度为O(m+n),不符合本题要求。

(3)采用分治的策略,时间复杂度满足O(m+n)。

参考:

该方法的核心是将原问题转变成一个寻找第k小数的问题(假设两个原序列升序排列),这样中位数实际上是第(m+n)/2小的数。所以只要解决了第k小数的问题,原问题也得以解决。首先假设数组A和B的元素个数都大于k/2,我们比较A[k/2-1]和B[k/2-1]两个元素,这两个元素分别表示A的第k/2小的元素和B的第k/2小的元素。这两个元素比较共有三种情况:>、<和=。如果A[k/2-1]<B[k/2-1],这表示A[0]到A[k/2-1]的元素都在A和B合并之后的前k小的元素中。换句话说,A[k/2-1]不可能大于两数组合并之后的第k小值,所以我们可以将其抛弃。证明也很简单,可以采用反证法。假设A[k/2-1]大于合并之后的第k小值,我们不妨假定其为第(k+1)小值。由于A[k/2-1]小于B[k/2-1],所以B[k/2-1]至少是第(k+2)小值。但实际上,在A中至多存在k/2-1个元素小于A[k/2-1],B中也至多存在k/2-1个元素小于A[k/2-1],所以小于A[k/2-1]的元素个数至多有k/2+ k/2-2,,小于k,这与A[k/2-1]是第(k+1)的数矛盾。当A[k/2-1]>B[k/2-1]时存在类似的结论。当A[k/2-1]=B[k/2-1]时,我们已经找到了第k小的数,也即这个相等的元素,我们将其记为m。由于在A和B中分别有k/2-1个元素小于m,所以m即是第k小的数。(这里可能有人会有疑问,如果k为奇数,则m不是中位数。这里是进行了理想化考虑,在实际代码中略有不同,是先求k/2,然后利用k-k/2获得另一个数。)通过上面的分析,我们即可以采用递归的方式实现寻找第k小的数。此外我们还需要考虑几个边界条件:如果A或者B为空,则直接返回B[k-1]或者A[k-1];如果k为1,我们只需要返回A[0]和B[0]中的较小值;如果A[k/2-1]=B[k/2-1],返回其中一个;code:

分治策略寻找第K、k-pa、k-pb….大的数字,边界条件确定递归调用返回有效解。

double findKth(int a[], int m, int b[], int n, int k) {//always assume that m is equal or smaller than nif (m > n)return findKth(b, n, a, m, k);if (m == 0)return b[k – 1];if (k == 1)return min(a[0], b[0]);//divide k into two partsint pa = min(k / 2, m), pb = k – pa;if (a[pa – 1] < b[pb – 1])return findKth(a + pa, m – pa, b, n, k – pa);else if (a[pa – 1] > b[pb – 1])return findKth(a, m, b + pb, n – pb, k – pb);elsereturn a[pa – 1]; }class Solution { public:double findMedianSortedArrays(int A[], int m, int B[], int n){int total = m + n;if (total & 0x1)return findKth(A, m, B, n, total / 2 + 1);elsereturn (findKth(A, m, B, n, total / 2)+ findKth(A, m, B, n, total / 2 + 1)) / 2;} }; 分治递归算法简洁清楚,边界条件完备,时间复杂度为O(log(m+n))

走自己的路,让别人说去吧

Median of Two Sorted Arrays问题

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