合并两个有序数组
示例 1:
输入:nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出:[1,2,2,3,5,6]
解释:需要合并 [1,2,3] 和 [2,5,6] 。
合并结果是 [1,2,2,3,5,6] ,其中斜体加粗标注的为 nums1 中的元素。
示例 2:
输入:nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出:[1]
解释:需要合并 [1] 和 [] 。
合并结果是 [1] 。
示例 3:
输入:nums1 = [0], m = 0, nums2 = [1], n = 1
输出:[1]
解释:需要合并的数组是 [] 和 [1] 。
合并结果是 [1] 。
注意,因为 m = 0 ,所以 nums1 中没有元素。nums1 中仅存的 0 仅仅是为了确保合并结果可以顺利存放到 nums1 中。
逆向双指针代码:
class Solution {public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {int p1 = m-1,p2 = n-1;int tail = m+n-1;int cur;while(p1>=0 || p2>=0){if(p1==-1){cur = nums2[p2--];}else if(p2==-1){cur = nums1[p1--];}else if(nums1[p1]>nums2[p2]){cur = nums1[p1--];}else if(nums1[p1]<nums2[p2]){cur = nums2[p2--];}else{cur = nums1[p1--];}nums1[tail--]=cur;}}
}
GPT的思路
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我们可以使用双指针法从后向前遍历,避免将已经排序的数组打乱。这个方法的核心思路是从 nums1
的末尾开始填充较大的元素,因为末尾是用零填充的空闲区域,这样我们可以避免覆盖 nums1
的有效元素。
以下是实现的步骤:
- 定义两个指针,分别指向
nums1
和nums2
有效元素的末尾。 - 比较两个数组中的当前元素,将较大的元素放到
nums1
的末尾。 - 移动相应的指针,继续填充剩余的元素。
- 如果
nums2
中还有剩余元素没有处理完(即nums1
中的元素已经全部处理完),就直接将nums2
的元素放入nums1
。
下面是 Java 代码的实现:
public class Solution {public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {// 初始化三个指针,分别指向 nums1 和 nums2 的末尾,以及合并后数组的末尾int p1 = m - 1;int p2 = n - 1;int p = m + n - 1;// 从后往前遍历,比较 nums1 和 nums2 的元素while (p1 >= 0 && p2 >= 0) {if (nums1[p1] > nums2[p2]) {nums1[p] = nums1[p1];p1--;} else {nums1[p] = nums2[p2];p2--;}p--;}// 如果 nums2 还有剩余元素,直接填入 nums1while (p2 >= 0) {nums1[p] = nums2[p2];p--;p2--;}}
}
详细解释:
-
指针的初始化:
p1
指向nums1
中最后一个有效元素,即m - 1
。p2
指向nums2
中最后一个元素,即n - 1
。p
指向nums1
中最后一个位置,即m + n - 1
。
-
比较元素并填充:
- 在
p1
和p2
都没有越界的情况下,比较nums1[p1]
和nums2[p2]
,将较大的元素放在nums1[p]
位置。 - 然后移动相应的指针,继续比较下一个元素。
- 在
-
处理剩余的元素:
- 如果
nums2
中还有元素未处理完,直接将它们放入nums1
对应的位置。 - 如果
nums1
的元素已经放完,但nums2
还有剩余的元素,这种情况是可以通过后续的while (p2 >= 0)
循环来处理。
- 如果
示例解释:
- 对于示例1:
nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3
nums2 = [2,5,6], n = 3
- 初始状态:
p1 = 2, p2 = 2, p = 5
- 比较
nums1[2] = 3
和nums2[2] = 6
,6 大,放入nums1[5]
,指针移动:p2 = 1, p = 4
- 比较
nums1[2] = 3
和nums2[1] = 5
,5 大,放入nums1[4]
,指针移动:p2 = 0, p = 3
- 比较
nums1[2] = 3
和nums2[0] = 2
,3 大,放入nums1[3]
,指针移动:p1 = 1, p = 2
- 比较
nums1[1] = 2
和nums2[0] = 2
,相等,放入nums1[2]
,指针移动:p2 = -1, p = 1
- 此时
p2 < 0
,合并完成,最终结果为[1, 2, 2, 3, 5, 6]
。
时间复杂度分析:
- 由于每个元素只遍历一次,时间复杂度为 O(m + n)。
- 空间复杂度为 O(1),因为我们只是在原地修改
nums1
。
这个方法能够高效地解决问题,并且符合进阶要求的 O(m + n) 复杂度。