2.二维数组中的查找

耗尽温柔 提交于 2020-02-27 18:29:25

题目:

在一个 n * m 的二维数组中,每一行都按照从左到右递增的顺序排序,每一列都按照从上到下递增的顺序排序。请完成一个函数,输入这样的一个二维数组和一个整数,判断数组中是否含有该整数。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/er-wei-shu-zu-zhong-de-cha-zhao-lcof
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我的解法:

暴力的两次循环:

class Solution {
public:
    bool findNumberIn2DArray(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        for(int i = 0; i < matrix.size(); ++ i)
        {
            for(int j = 0; j < matrix[i].size(); ++ j)
            {
                if(matrix[i][j] == target)
                    return true;
            }
    
        }

        return false;
    }
};

时间复杂度 为O(M*N) 非最优解。

空间复杂度为O(1)  

解法摘录:

1.

本题解利用矩阵特点引入标志数,并通过标志数性质降低算法时间复杂度。

标志数引入: 此类矩阵中左下角和右上角元素有特殊性,称为标志数。

左下角元素: 为所在列最大元素,所在行最小元素。
右上角元素: 为所在行最大元素,所在列最小元素。
标志数性质: 将 matrix 中的左下角元素(标志数)记作 flag ,则有:

若 flag > target ,则 target 一定在 flag 所在行的上方,即 flag 所在行可被消去。
若 flag < target ,则 target 一定在 flag 所在列的右方,即 flag 所在列可被消去。
本题解以左下角元素为例,同理,右上角元素 也具有行(列)消去的性质。
算法流程: 根据以上性质,设计算法在每轮对比时消去一行(列)元素,以降低时间复杂度。

从矩阵 matrix 左下角元素(索引设为 (i, j) )开始遍历,并与目标值对比:
当 matrix[i][j] > target 时: 行索引向上移动一格(即 i--),即消去矩阵第 i 行元素;
当 matrix[i][j] < target 时: 列索引向右移动一格(即 j++),即消去矩阵第 j 列元素;
当 matrix[i][j] == target 时: 返回 truetrue 。
若行索引或列索引越界,则代表矩阵中无目标值,返回 falsefalse 。
算法本质: 每轮 i 或 j 移动后,相当于生成了“消去一行(列)的新矩阵”, 索引(i,j) 指向新矩阵的左下角元素(标志数),因此可重复使用以上性质消去行(列)。

复杂度分析:
时间复杂度 O(M+N)O(M+N) :其中,NN 和 MM 分别为矩阵行数和列数,此算法最多循环 M+NM+N 次。
空间复杂度 O(1)O(1) : i, j 指针使用常数大小额外空间。

作者:jyd
链接:https://leetcode-cn.com/problems/er-wei-shu-zu-zhong-de-cha-zhao-lcof/solution/mian-shi-ti-04-er-wei-shu-zu-zhong-de-cha-zhao-zuo/
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总结:从右上角开始考虑

class Solution {
public:
    bool findNumberIn2DArray(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        int i,j;

        i = matrix.size() - 1;
        j = 0;
        while(i>=0 && j < matrix[0].size())
        {
            if(matrix[i][j] > target)
            {
                i --;
            }
            else if(matrix[i][j] < target)
            {
                j ++;
            }
            else
                return true;
        }
        return false;
    }
};

也可以从左下角开始查找。

 

大部分都是这种对角线的一次遍历解法,还有二分查找,在此不做记录。

 

额外的 ,从右上角可以将这个数组看成一个二叉搜索树。

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