一:程序的主题

1.题目

  在一个二维数组中,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。

 

2.自己写的程序

 1 package com.jianke.it;
 2 
 3 public class FindNumFromTwoArray {
 4     /*
 5     [1,2,8,9],
 6     [2,4,9,12],
 7     [4,7,10,13],
 8     [6,8,11,15]
 9     */
10     public static void main(String[] args) {
11         long start=System.nanoTime();
12         int array[][]={{1,2,8,9},{2,4,9,12},{4,7,10,13},{6,8,11,15}};
13         int target=7;
14         boolean flag=Find(target,array);
15         long end=System.nanoTime();
16         System.out.println("boolean="+flag);
17         System.out.println("spend time:"+(end-start)+"ns");
18     }
19     public static boolean Find(int target, int [][] array) {
20         boolean flag=false;
21         int count=array.length;
22         for(int i=0;i<count;i++) {
23             for(int j=0;j<array[i].length;j++) {
24                 if(target==array[i][j]) {
25                     return true;
26                 }
27             }
28         }
29         return flag;
30     }
31 
32 }

 

3.结果

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_时间复杂度

 

4.程序二

/* 思路
* 矩阵是有序的,从左下角来看,向上数字递减,向右数字递增,
* 因此从左下角开始查找,当要查找数字比左下角数字大时。右移
* 要查找数字比左下角数字小时,上移
*/
 1 package com.jianke.it;
 2 
 3 public class FindNumFromTwoArray {
 4     /*
 5     [1,2,8,9],
 6     [2,4,9,12],
 7     [4,7,10,13],
 8     [6,8,11,15]
 9     */
10     public static void main(String[] args) {
11         long start=System.nanoTime();
12         int array[][]={{1,2,8,9},{2,4,9,12},{4,7,10,13},{6,8,11,15}};
13         int target=7;
14         boolean flag=Find(target,array);
15         long end=System.nanoTime();
16         System.out.println("boolean="+flag);
17         System.out.println("spend time:"+(end-start)+"ns");
18     }
19     public static boolean Find(int target, int [][] array) {
20         int len=array.length-1;
21         int i=0;
22         while(len>=0&&(array[0].length>i)) {
23             if(array[len][0]>target) {
24                 len--;
25             }else if(array[len][i]<target){
26                 i++;
27             }else {
28                 return true;
29             }
30         }
31         return false;
32     }
33 
34 }

 

5.程序三

/*思路

*把每一行看成有序递增的数组,
*利用二分查找,
*通过遍历每一行得到答案,
*时间复杂度是mlogn,每行的时间复杂度是O(logn)。

*/

 1 package com.jianke.it;
 2 
 3 public class FindNumFromTwoArray {
 4     /*
 5     [1,2,8,9],
 6     [2,4,9,12],
 7     [4,7,10,13],
 8     [6,8,11,15]
 9     */
10     public static void main(String[] args) {
11         long start=System.nanoTime();
12         int array[][]={{1,2,8,9},{2,4,9,12},{4,7,10,13},{6,8,11,15}};
13         int target=7;
14         boolean flag=Find(target,array);
15         long end=System.nanoTime();
16         System.out.println("boolean="+flag);
17         System.out.println("spend time:"+(end-start)+"ns");
18     }
19     public static boolean Find(int target, int [][] array) {
20         for(int i=0;i<array.length;i++) {
21             int low=0;
22             int high=array[i].length-1;        
23             while(low<=high) {
24                 int mid=(low+high)/2;
25                 if(target<array[i][mid]) {
26                     high=mid-1;
27                 }else if(target>array[i][mid]) {
28                     low=mid+1;
29                 }else {
30                     return true;
31                 }
32             }
33         }
34         return false;
35     }
36 
37 }

 

二:思考

1.为什么从左下角开始查找

  为什么不从左上角开始搜寻,左上角向右和向下都是递增,那么对于一个点,对于向右和向下会产生一个岔路;

  如果我们选择从左下脚开始搜寻的话,如果大于就向右,如果小于就向下

 

2.时间复杂度

  法1:从左下搜索,遇大上移,遇小右移,时间复杂度O(m+n)

  法2:每行都进行二分查找,时间复杂度O(mlogn)

 

3.二分查找的时间复杂度(快速理解)

  二分查找的基本思想是将n个元素分成大致相等的两部分,去a[n/2]与x做比较,如果x=a[n/2],则找到x,算法中止;如果x<a[n/2],则只要在数组a的左半部分继续搜索x,如果x>a[n/2],则只要在数组a的右半部搜索x.

  时间复杂度无非就是while循环的次数!

  总共有n个元素,

  渐渐跟下去就是n,n/2,n/4,....n/2^k,其中k就是循环的次数

  由于你n/2^k取整后>=1

  即令n/2^k=1

  可得k=log2n,(是以2为底,n的对数)

  所以时间复杂度可以表示O()=O(logn)

 

4.二分查找的时间复杂度(有点粗糙,但是是对的)

  假设数据的规模为N(即每次调用时的high-low),程序执行的比较次数表示为C(N),假设程序查找的是一个不存在的数据,则此时执行的次数是最多的:

  执行第一次时,有:

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_i++_02

  1代表执行了一次x和data[mid]的比较过程,000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_搜索_03代表下一次递归调用find方法时high-low的值,也就是新的数据规模每次较少一半以上。

  递归上面的公式,有:

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_搜索_04

  我们知道每一个整数都可以表示为2i+k的形式,如1=20+0,5=22+1,10=23+2,因此

  设N=2i+k

  令上面公式的n=i(为什么是n=i,因为n理解为次数,与i的意思相同),则有:

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_i++_05

  因为N=2i+k,则有i=⌊lgN⌋,因此:

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_i++_06

  因为我们一直以来的假设是要查找到的元素是找不到的,所以现在的情况是C(N)最大的情况,对于一般情况,则有:

  000 二维数组中查找数字(维度上有序递增的二维数组)_二分查找_07

 

  因此二分查找的时间复杂度是logN。