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一刷245-373. 查找和最小的 K 对数字(同:剑指 Offer II 061. 和最小的 k 个数对)

爱读书的歌者 2022-03-30 阅读 65
leetcode
题目:
给定两个以升序排列的整数数组 nums1 和 nums2 , 以及一个整数 k 。

定义一对值 (u,v),其中第一个元素来自 nums1,第二个元素来自 nums2 。

请找到和最小的 k 个数对 (u1,v1),  (u2,v2)  ...  (uk,vk)-------------------------
示例:
输入: nums1 = [1,7,11], nums2 = [2,4,6], k = 3
输出: [1,2],[1,4],[1,6]
解释: 返回序列中的前 3 对数:
    [1,2],[1,4],[1,6],[7,2],[7,4],[11,2],[7,6],[11,4],[11,6]
示例 2:

输入: nums1 = [1,1,2], nums2 = [1,2,3], k = 2
输出: [1,1],[1,1]
解释: 返回序列中的前 2 对数:
     [1,1],[1,1],[1,2],[2,1],[1,2],[2,2],[1,3],[1,3],[2,3]
示例 3:

输入: nums1 = [1,2], nums2 = [3], k = 3 
输出: [1,3],[2,3]
解释: 也可能序列中所有的数对都被返回:[1,3],[2,3]

提示:
1 <= nums1.length, nums2.length <= 104
-109 <= nums1[i], nums2[i] <= 109
nums1, nums2 均为升序排列
1 <= k <= 1000
------------------------
思路:小跟堆
1、创建一个小根堆,小根堆中存放 <nums1对应元素的索引,nums2对应元素的索引>2、对小根堆进行初始化:将 <0,0>, ... , <k-1,0> 插入栈中(如果长度 n 小于 k 则取 n 个)。
3、选出和最小的数对【i,j】(堆顶),将堆顶弹出,把 {nums1[i], nums2[j]} 保存到列表中。
4、同时将【i,j+1】插入堆中。
5、一直重复 3-4 过程,直至选到 k 个数对。

注意:
在步骤4中,只有当 j + 1 < nums2.length 才将【i,j+1】插入堆中。
并不是一定能选到 k 个数对(例如下面的示例),所以循环的终止条件有两个:

选到了 k 个数对。
堆已经为空。
输入: nums1 = [1,2], nums2 = [3], k = 3
输出: [1,3],[2,3]
解释: 也可能序列中所有的数对都被返回:[1,3],[2,3]

时间复杂度:O(klogk),初始化和选最小数对的过程都是 O(klogk)。
------------------------------
class Solution {
    public List<List<Integer>> kSmallestPairs(int[] nums1, int[] nums2, int k) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();//结果集
        PriorityQueue<int[]> heap = new PriorityQueue<>(//优先级队列
            (pair1, pair2) -> nums1[pair1[0]] + nums2[pair1[1]] - nums1[pair2[0]] - nums2[pair2[1]]
        );
        for (int i = 0; i < Math.min(k, nums1.length); i++) {//初始化小根堆
            heap.add(new int[]{i, 0});//将<0,0>,...,<k-1,0>插入栈中
        }//若长度n 小于 k 则取n个
        for (; k > 0 && !heap.isEmpty(); k--) {//! k--
            int[] pair = heap.poll();
            res.add(Arrays.asList(nums1[pair[0]], nums2[pair[1]])); //! res.add
            if (pair[1] < nums2.length - 1) {//当j + 1 < nums2.length时 才将[i, j + 1]入堆
                heap.add(new int[]{pair[0], pair[1] + 1});// ! pair[1] < nums2.length - 1
            }
        }
        return res;
    }
}
/**
  PriorityQueue<int[]> heap = new PriorityQueue<>(//优先级队列
            (pair1, pair2) -> nums1[pair1[0]] + nums2[pair1[1]] - nums1[pair2[0]] - nums2[pair2[1]]
        );
创建一个小根堆 小根堆中存放 <nums1对应元素的索引, nums2对应元素的索引>
 */

LC

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