搜索二维矩阵II

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搜索二维矩阵II

1.题目内容

编写一个高效的算法来搜索 *m* x *n* 矩阵 matrix 中的一个目标值 target 。该矩阵具有以下特性：

  • 每行的元素从左到右升序排列。
  • 每列的元素从上到下升序排列。

示例 1：

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输入：matrix = [[1,4,7,11,15],[2,5,8,12,19],[3,6,9,16,22],[10,13,14,17,24],[18,21,23,26,30]], target = 5
输出：true

示例 2：

img

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输入：matrix = [[1,4,7,11,15],[2,5,8,12,19],[3,6,9,16,22],[10,13,14,17,24],[18,21,23,26,30]], target = 20
输出：false

提示：

  • m == matrix.length
  • n == matrix[i].length
  • 1 <= n, m <= 300
  • -109 <= matrix[i][j] <= 109
  • 每行的所有元素从左到右升序排列
  • 每列的所有元素从上到下升序排列
  • -109 <= target <= 109

2.解法

（1）直接查找

思路及算法

我们直接遍历整个矩阵 matrix，判断 target 是否出现即可。

代码

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//C++
class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        for (const auto& row: matrix) {
            for (int element: row) {
                if (element == target) {
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
};
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//Java
class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        for (int[] row : matrix) {
            for (int element : row) {
                if (element == target) {
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度：O(mn)。
  • 空间复杂度：O(1)。

（2）二分查找

思路与算法

由于矩阵 matrix 中每一行的元素都是升序排列的，因此我们可以对每一行都使用一次二分查找，判断 target 是否在该行中，从而判断 target 是否出现。

代码

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//C++
class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        for (const auto& row: matrix) {
            auto it = lower_bound(row.begin(), row.end(), target);
            if (it != row.end() && *it == target) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
};
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//Java
class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        for (int[] row : matrix) {
            int index = search(row, target);
            if (index >= 0) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public int search(int[] nums, int target) {
        int low = 0, high = nums.length - 1;
        while (low <= high) {
            int mid = (high - low) / 2 + low;
            int num = nums[mid];
            if (num == target) {
                return mid;
            } else if (num > target) {
                high = mid - 1;
            } else {
                low = mid + 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度：O(mlog⁡n)。对一行使用二分查找的时间复杂度为 O(log⁡n)，最多需要进行 m 次二分查找。

  • 空间复杂度：O(1)。