有序矩阵中第K小的元素

2019-10-04  本文已影响0人  DaiMorph

给定一个 n x n 矩阵,其中每行和每列元素均按升序排序,找到矩阵中第k小的元素。
请注意,它是排序后的第k小元素,而不是第k个元素。

思路非常简单:
1.找出二维矩阵中最小的数left,最大的数right,那么第k小的数必定在left~right之间
2.mid=(left+right) / 2;在二维矩阵中寻找小于等于mid的元素个数count
3.若这个count小于k,表明第k小的数在右半部分且不包含mid,即left=mid+1, right=right,又保证了第k小的数在left~right之间
4.若这个count大于k,表明第k小的数在左半部分且可能包含mid,即left=left, right=mid,又保证了第k小的数在left~right之间
5.因为每次循环中都保证了第k小的数在left~right之间,当left==right时,第k小的数即被找出,等于right

public int kthSmallest(int[][] matrix, int k) {
        int row = matrix.length;
        int col = matrix[0].length;
        int left = matrix[0][0];
        int right = matrix[row - 1][col - 1];
        while (left < right) {
            // 每次循环都保证第K小的数在start~end之间,当start==end,第k小的数就是start
            int mid = (left + right) / 2;
            // 找二维矩阵中<=mid的元素总个数
            int count = findNotBiggerThanMid(matrix, mid, row, col);
            if (count < k) {
                // 第k小的数在右半部分,且不包含mid
                left = mid + 1;
            } else {
                // 第k小的数在左半部分,可能包含mid
                right = mid;
            }
        }
        return right;
    }

    private int findNotBiggerThanMid(int[][] matrix, int mid, int row, int col) {
        // 以列为单位找,找到每一列最后一个<=mid的数即知道每一列有多少个数<=mid
        int i = row - 1;
        int j = 0;
        int count = 0;
        while (i >= 0 && j < col) {
            if (matrix[i][j] <= mid) {
                // 第j列有i+1个元素<=mid
                count += i + 1;
                j++;
            } else {
                // 第j列目前的数大于mid,需要继续在当前列往上找
                i--;
            }
        }
        return count;
    }
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