[LeetCode] 4. Median of Two Sorted Arrays 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)).

求两个有序数组的中位数，并限制了时间复杂度O(log (m+n))，看到这个时间复杂度，自然想到用二分搜索Binary Search。

对于一个长度为n的已排序数列a，若n为奇数，中位数为a[n / 2 + 1], 若n为偶数，则中位数(a[n / 2] + a[n / 2 + 1]) / 2; 如果我们可以在两个数列中求出第K小的元素，便可以解决该问题; 不妨设数列A元素个数为n，数列B元素个数为m，各自升序排序，求第k小元素; 取A[k / 2] B[k / 2] 比较; 如果 A[k / 2] > B[k / 2] 那么，所求的元素必然不在B的前k / 2个元素中(证明反证法); 反之，必然不在A的前k / 2个元素中，于是我们可以将A或B数列的前k / 2元素删去，求剩下两个数列的; k - k / 2小元素，于是得到了数据规模变小的同类问题，递归解决; 如果 k / 2 大于某数列个数，所求元素必然不在另一数列的前k / 2个元素中，同上操作就好。

参考：爱做饭的小莹子

Java:

public class Solution {
    public double findMedianSortedArrays(int A[], int B[]) {
        int len = A.length + B.length;
        if (len % 2 == 1) {
            return findKth(A, 0, B, 0, len / 2 + 1);
        }
        return (
            findKth(A, 0, B, 0, len / 2) + findKth(A, 0, B, 0, len / 2 + 1)
        ) / 2.0;
    }

    public static int findKth(int[] A, int A_start,
                              int[] B, int B_start,
                              int k){
		if (A_start >= A.length) {
			return B[B_start + k - 1];
		}
		if (B_start >= B.length) {
			return A[A_start + k - 1];
		}

		if (k == 1) {
			return Math.min(A[A_start], B[B_start]);
		}

		int A_key = A_start + k / 2 - 1 < A.length
		            ? A[A_start + k / 2 - 1]
		            : Integer.MAX_VALUE;
		int B_key = B_start + k / 2 - 1 < B.length
		            ? B[B_start + k / 2 - 1]
		            : Integer.MAX_VALUE; 

		if (A_key < B_key) {
			return findKth(A, A_start + k / 2, B, B_start, k - k / 2);
		} else {
			return findKth(A, A_start, B, B_start + k / 2, k - k / 2);
		}
	}
}　　

Python:

class Solution(object):
    def findMedianSortedArrays(self, nums1, nums2):
        """
        :type nums1: List[int]
        :type nums2: List[int]
        :rtype: float
        """
        len1, len2 = len(nums1), len(nums2)
        if (len1 + len2) % 2 == 1:
            return self.getKth(nums1, nums2, (len1 + len2)/2 + 1)
        else:
            return (self.getKth(nums1, nums2, (len1 + len2)/2) +                     self.getKth(nums1, nums2, (len1 + len2)/2 + 1)) * 0.5

    def getKth(self, A, B, k):
        m, n = len(A), len(B)
        if m > n:
            return self.getKth(B, A, k)

        left, right = 0, m
        while left < right:
            mid = left + (right - left) / 2
            if 0 <= k - 1 - mid < n and A[mid] >= B[k - 1 - mid]:
                right = mid
            else:
                left = mid + 1

        Ai_minus_1 = A[left - 1] if left - 1 >= 0 else float("-inf")
        Bj = B[k - 1 - left] if k - 1 - left >= 0 else float("-inf")

        return max(Ai_minus_1, Bj)

C++:

class Solution {
public:
    double findKth(vector<int>& A, vector<int>& B, int A_st, int B_st, int k) {
        // 边界情况，任一数列为空
        if (A_st >= A.size()) {
            return B[B_st + k - 1];
        }
        if (B_st >= B.size()) {
            return A[A_st + k - 1];
        }
        // k等于1时表示取最小值，直接返回min
        if (k == 1) return min(A[A_st], B[B_st]);
        int A_key = A_st + k / 2 - 1 >= A.size() ? INT_MAX : A[A_st + k / 2 - 1];
        int B_key = B_st + k / 2 - 1 >= B.size() ? INT_MAX : B[B_st + k / 2 - 1];
        if (A_key < B_key){
            return findKth(A, B, A_st + k / 2, B_st, k - k / 2);
        } else {
            return findKth(A, B, A_st, B_st + k / 2, k - k / 2);
        }

    }
    double findMedianSortedArrays(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2) {
        int sum = nums1.size() + nums2.size();
        double ret;

        if (sum & 1) {
            ret = findKth(nums1, nums2, 0, 0, sum / 2 + 1);
        } else {
            ret = ((findKth(nums1, nums2, 0, 0, sum / 2)) +
                    findKth(nums1, nums2, 0, 0, sum / 2 + 1)) / 2.0;
        }
        return ret;
    }
};

原文地址：https://www.cnblogs.com/lightwindy/p/8491325.html