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合并排序的数组

IT之一小佬 发布时间:2021-07-16 16:02:30 ,浏览量:0

给定两个排序后的数组 A 和 B,其中 A 的末端有足够的缓冲空间容纳 B。 编写一个方法,将 B 合并入 A 并排序。

初始化 A 和 B 的元素数量分别为 m 和 n。

示例:

输入:
A = [1,2,3,0,0,0], m = 3
B = [2,5,6],       n = 3

输出: [1,2,2,3,5,6]

示例代码1(直接合并后再排序):

class Solution(object):
    def merge(self, A, m, B, n):
        """
        :type A: List[int]
        :type m: int
        :type B: List[int]
        :type n: int
        :rtype: None Do not return anything, modify A in-place instead.
        """
        A[m:] = B
        A.sort()
        return A

思路解析:最直观的方法是先将数组 BB 放进数组 AA 的尾部,然后直接对整个数组进行排序。

复杂度分析:

时间复杂度:O((m+n)log(m+n))。 排序序列长度为 m+n,套用快速排序的时间复杂度即可,平均情况为 O((m+n)log(m+n))。

空间复杂度:O(log(m+n))。 排序序列长度为 m+n,套用快速排序的空间复杂度即可,平均情况为 O(log(m+n))。

示例代码2(双指针):

class Solution(object):
    def merge(self, A, m, B, n):
        """
        :type A: List[int]
        :type m: int
        :type B: List[int]
        :type n: int
        :rtype: None Do not return anything, modify A in-place instead.
        """
        a, b = 0, 0
        sorted = []
        while a < m or b < n:
            if a == m:
                sorted.append(B[b])
                b += 1
            elif b == n:
                sorted.append(A[a])
                a += 1
            elif A[a] < B[b]:
                sorted.append(A[a])
                a += 1
            else:
                sorted.append(B[b])
                b += 1
        A[:] = sorted

思路解析:

方法一没有利用数组 A 与 B 已经被排序的性质。为了利用这一性质,可以使用双指针方法。这一方法将两个数组看作队列,每次从两个数组头部取出比较小的数字放到结果中。

复杂度分析:

时间复杂度:O(m+n)。 指针移动单调递增,最多移动 m+n 次,因此时间复杂度为 O(m+n)。

空间复杂度:O(m+n)。 需要建立长度为 m+n 的中间数组sorted。

示例代码3(逆向双指针):

class Solution(object):
    def merge(self, A, m, B, n):
        """
        :type A: List[int]
        :type m: int
        :type B: List[int]
        :type n: int
        :rtype: None Do not return anything, modify A in-place instead.
        """
        a, b = m-1, n-1
        tail = n+m-1
        while a >=0 or b >= 0:
            if a == -1:
                A[tail] = B[b]
                b -= 1
            elif b == -1:
                A[tail] = A[a]
                a -= 1
            elif A[a] < B[b]:
                A[tail] = B[b]
                b -= 1
            else:
                A[tail] = A[a]
                a -= 1
            tail -= 1

思路解析:

方法二中,之所以要使用临时变量,是因为如果直接合并到数组 A 中,A 中的元素可能会在取出之前被覆盖。那么如何直接避免覆盖 A 中的元素呢?观察可知,A 的后半部分是空的,可以直接覆盖而不会影响结果。因此可以指针设置为从后向前遍历,每次取两者之中的较大者放进 A 的最后面。

复杂度分析:

时间复杂度:O(m+n)。 指针移动单调递减,最多移动 m+n 次,因此时间复杂度为 O(m+n)。

空间复杂度:O(1)。 直接对数组 A 原地修改,不需要额外空间。

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