【二分查找】【C++算法】378. 有序矩阵中第 K 小的元素

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LeetCode378. 有序矩阵中第 K 小的元素

给你一个 n x n 矩阵 matrix ，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 个不同的元素。
示例 1：
输入：matrix = [[1,5,9],[10,11,13],[12,13,15]], k = 8
输出：13
解释：矩阵中的元素为 [1,5,9,10,11,12,13,13,15]，第 8 小元素是 13
示例 2：
输入：matrix = [[-5]], k = 1
输出：-5
提示：
n == matrix.length
n == matrix[i].length
1 <= n <= 300
-109 <= matrix[i][j] <= 109
题目数据保证 matrix 中的所有行和列都按非递减顺序排列
1 <= k <= n2

378有序矩阵中第 K 小的元素

二分查找

Cnt(x)函数，计算小于等于x的个数。如果Cnt(x)小于k，则x一定不是第k小的元素。Cnt(x) >= k，且x最小。由于是找第一个符合的，故用左开右闭空间。

Cnt(x)

容易想到的方法是：各行分别二分查找，时间复杂度是: O(nlogn)。
时间复杂度O(n)的做法是：
对倒数第一行暴力查找，使得mat[0][0,…r) 全部小于等于x，mat[0][r]不存在或大于x。
从r开始，对倒数第二行到倒数第n行分别暴力查找。
由于r不复位，所以r最多从0到n，故时间复杂度是O(n)，不是O(n2)。

代码

class Solution {
public:int kthSmallest(vector<vector<int>>& matrix, int k) {m_c = matrix.size();int left = matrix.front().front()-1, r = matrix.back().back();while (r - left > 1){const auto mid = left + (r - left) / 2;if (Cnt(matrix, mid) >= k){r = mid;}else{left = mid;}}return r;}int Cnt(const vector<vector<int>>& matrix, int x){int iCnt = 0;for (int r = m_c - 1,right=0; r >= 0; r--){for (; (right < m_c) && (matrix[r][right] <= x); right++);iCnt += right;}return iCnt;}int m_c;
};# 测试用例```cpp
template<class T>
void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{if (v1.size() != v2.size()){assert(false);return;}for (int i = 0; i < v1.size(); i++){assert(v1[i] == v2[i]);}
}template<class T>
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{assert(t1 == t2);
}int main()
{vector<vector<int>> matrix;int k;{Solution slu;matrix = { {1,5,9},{10,11,13},{12,13,15} }, k = 8;auto res = slu.kthSmallest(matrix, k);Assert(13, res);}{Solution slu;matrix = { {-5} }, k = 1;auto res = slu.kthSmallest(matrix, k);Assert(-5, res);}
}

扩展阅读

视频课程

有效学习：明确的目标及时的反馈拉伸区（难度合适），可以先学简单的课程，请移步CSDN学院，听白银讲师（也就是鄙人）的讲解。
https://edu.csdn.net/course/detail/38771

如何你想快速形成战斗了，为老板分忧，请学习C#入职培训、C++入职培训等课程
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我想对大家说的话
闻缺陷则喜是一个美好的愿望，早发现问题，早修改问题，给老板节约钱。
子墨子言之：事无终始，无务多业。也就是我们常说的专业的人做专业的事。
如果程序是一条龙，那算法就是他的是睛