Adott egy rendezett mátrix együtt [][] n × m méretű és egész szám x határozza meg, hogy x szerepel-e a mátrixban.
A mátrix rendezése a következőképpen történik:
- Az egyes sorok növekvő sorrendben vannak rendezve.
- Minden sor első eleme nagyobb vagy egyenlő, mint az előző sor utolsó eleme
(azaz mat[i][0] ≥ mat[i−1][m−1] minden 1 ≤ i< n).
Példák:
Bemenet: x = 14 mat[][] = [[ 1 5 9]
[14 20 21]
[30 34 43]]
Kimenet: igaz
Magyarázat: Az érték14a mátrix második sorának első oszlopában van jelen.Bemenet: x = 42 mat[][] = [[ 1 5 9 11]
[14 20 21 26]
[30 34 43 50]]
Kimenet: hamis
Magyarázat: Az érték42nem jelenik meg a mátrixban.
Tartalomjegyzék
- [Naiv megközelítés] Összehasonlítás minden elemmel – O(n × m) idő és O(1) tér
- [Jobb megközelítés] Bináris keresés kétszeri használata – O(log n + log m) idő és O(1) tér
- [Elvárt megközelítés] Bináris keresés egyszeri használatával - O(log(n × m)) és O(1) szóköz
[Naiv megközelítés] Összehasonlítás minden elemmel – O(n × m) idő és O(1) tér
C++Az ötlet az, hogy a teljes mátrixmat[][] iteráljuk, és minden elemet összehasonlítunk x-szel. Ha egy elem egyezik az x-szel, akkor igazat adunk vissza. Ellenkező esetben a bejárás végén false-t adunk vissza.
#include #include using namespace std; bool searchMatrix(vector<vector<int>>& mat int x) { int n = mat.size(); int m = mat[0].size(); // traverse every element in the matrix for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (mat[i][j] == x) return true; } } return false; } int main() { vector<vector<int>> mat = { {1 5 9} {14 20 21} {30 34 43} }; int x = 14; cout << (searchMatrix(mat x) ? 'true' : 'false') << endl; }
Java class GfG { public static boolean searchMatrix(int[][] mat int x) { int n = mat.length; int m = mat[0].length; // traverse every element in the matrix for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (mat[i][j] == x) return true; } } return false; } public static void main(String[] args) { int[][] mat = { {1 5 9} {14 20 21} {30 34 43} }; int x = 14; System.out.println(searchMatrix(mat x) ? 'true' : 'false'); } }
Python def searchMatrix(mat x): n = len(mat) m = len(mat[0]) # traverse every element in the matrix for i in range(n): for j in range(m): if mat[i][j] == x: return True return False if __name__ == '__main__': mat = [ [1 5 9] [14 20 21] [30 34 43] ] x = 14 print('true' if searchMatrix(mat x) else 'false')
C# using System; class GfG { public static bool searchMatrix(int[][] mat int x) { int n = mat.Length; int m = mat[0].Length; // traverse every element in the matrix for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { if (mat[i][j] == x) return true; } } return false; } public static void Main(string[] args) { int[][] mat = new int[][] { new int[] {1 5 9} new int[] {14 20 21} new int[] {30 34 43} }; int x = 14; Console.WriteLine(searchMatrix(mat x) ? 'true' : 'false'); } }
JavaScript function searchMatrix(mat x) { let n = mat.length; let m = mat[0].length; // traverse every element in the matrix for (let i = 0; i < n; i++) { for (let j = 0; j < m; j++) { if (mat[i][j] === x) return true; } } return false; } // Driver Code let mat = [ [1 5 9] [14 20 21] [30 34 43] ]; let x = 14; console.log(searchMatrix(mat x) ? 'true' : 'false');
Kimenet
true
[Jobb megközelítés] Bináris keresés kétszeri használata – O(log n + log m) idő és O(1) tér
Először bináris kereséssel keressük meg azt a sort, ahol a cél x lehet, majd ismét alkalmazzuk a bináris keresést a sorban. A megfelelő sor megtalálásához bináris keresést végzünk a középső sor első elemeire.
Lépésről lépésre való megvalósítás:
=> Kezdje alacsony = 0 és magas = n - 1 értékkel.
=> Ha x kisebb, mint a középső sor első eleme (a[mid][0]), akkor x kisebb lesz, mint a >= mid sorok összes eleme, tehát frissítés high = mid - 1.
=> Ha x nagyobb, mint a középső sor első eleme (a[mid][0]), akkor x nagyobb lesz, mint a sorok összes eleme< mid so store the current mid row and update low = mid + 1.
Ha megtaláltuk a megfelelő sort, alkalmazhatunk bináris keresést abban a sorban, hogy megkeressük az x célelemet.
C++#include #include using namespace std; // function to binary search for x in arr[] bool search(vector<int> &arr int x) { int lo = 0 hi = arr.size() - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; if (x == arr[mid]) return true; if (x < arr[mid]) hi = mid - 1; else lo = mid + 1; } return false; } // function to search element x in fully // sorted matrix bool searchMatrix(vector<vector<int>> &mat int x) { int n = mat.size() m = mat[0].size(); int lo = 0 hi = n - 1; int row = -1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // if the first element of mid row is equal to x // return true if (x == mat[mid][0]) return true; // if x is greater than first element of mid row // store the mid row and search in lower half if (x > mat[mid][0]) { row = mid; lo = mid + 1; } // if x is smaller than first element of mid row // search in upper half else hi = mid - 1; } // if x is smaller than all elements of mat[][] if (row == -1) return false; return search(mat[row] x); } int main() { vector<vector<int>> mat = {{1 5 9} {14 20 21} {30 34 43}}; int x = 14; if (searchMatrix(mat x)) cout << 'true'; else cout << 'false'; return 0; }
Java class GfG { // function to binary search for x in arr[] static boolean search(int[] arr int x) { int lo = 0 hi = arr.length - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; if (x == arr[mid]) return true; if (x < arr[mid]) hi = mid - 1; else lo = mid + 1; } return false; } // function to search element x in fully // sorted matrix static boolean searchMatrix(int[][] mat int x) { int n = mat.length m = mat[0].length; int lo = 0 hi = n - 1; int row = -1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // if the first element of mid row is equal to x // return true if (x == mat[mid][0]) return true; // if x is greater than first element of mid row // store the mid row and search in lower half if (x > mat[mid][0]) { row = mid; lo = mid + 1; } // if x is smaller than first element of mid row // search in upper half else hi = mid - 1; } // if x is smaller than all elements of mat[][] if (row == -1) return false; return search(mat[row] x); } public static void main(String[] args) { int[][] mat = { {1 5 9} {14 20 21} {30 34 43} }; int x = 14; if (searchMatrix(mat x)) System.out.println('true'); else System.out.println('false'); } }
Python # function to binary search for x in arr[] def search(arr x): lo = 0 hi = len(arr) - 1 while lo <= hi: mid = (lo + hi) // 2 if x == arr[mid]: return True if x < arr[mid]: hi = mid - 1 else: lo = mid + 1 return False # function to search element x in fully # sorted matrix def searchMatrix(mat x): n = len(mat) m = len(mat[0]) lo = 0 hi = n - 1 row = -1 while lo <= hi: mid = (lo + hi) // 2 # if the first element of mid row is equal to x # return true if x == mat[mid][0]: return True # if x is greater than first element of mid row # store the mid row and search in lower half if x > mat[mid][0]: row = mid lo = mid + 1 # if x is smaller than first element of mid row # search in upper half else: hi = mid - 1 # if x is smaller than all elements of mat[][] if row == -1: return False return search(mat[row] x) if __name__ == '__main__': mat = [[1 5 9] [14 20 21] [30 34 43]] x = 14 if searchMatrix(mat x): print('true') else: print('false')
C# using System; class GfG { // function to binary search for x in arr[] static bool Search(int[] arr int x) { int lo = 0 hi = arr.Length - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; if (x == arr[mid]) return true; if (x < arr[mid]) hi = mid - 1; else lo = mid + 1; } return false; } // function to search element x in fully // sorted matrix static bool SearchMatrix(int[][] mat int x) { int n = mat.Length m = mat[0].Length; int lo = 0 hi = n - 1; int row = -1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // if the first element of mid row is equal to x // return true if (x == mat[mid][0]) return true; // if x is greater than first element of mid row // store the mid row and search in lower half if (x > mat[mid][0]) { row = mid; lo = mid + 1; } // if x is smaller than first element of mid row // search in upper half else hi = mid - 1; } // if x is smaller than all elements of mat[][] if (row == -1) return false; return Search(mat[row] x); } static void Main(string[] args) { int[][] mat = new int[][] { new int[] {1 5 9} new int[] {14 20 21} new int[] {30 34 43} }; int x = 14; if (SearchMatrix(mat x)) Console.WriteLine('true'); else Console.WriteLine('false'); } }
JavaScript // function to binary search for x in arr[] function search(arr x) { let lo = 0 hi = arr.length - 1; while (lo <= hi) { let mid = Math.floor((lo + hi) / 2); if (x === arr[mid]) return true; if (x < arr[mid]) hi = mid - 1; else lo = mid + 1; } return false; } // function to search element x in fully // sorted matrix function searchMatrix(mat x) { let n = mat.length m = mat[0].length; let lo = 0 hi = n - 1; let row = -1; while (lo <= hi) { let mid = Math.floor((lo + hi) / 2); // if the first element of mid row is equal to x // return true if (x === mat[mid][0]) return true; // if x is greater than first element of mid row // store the mid row and search in lower half if (x > mat[mid][0]) { row = mid; lo = mid + 1; } // if x is smaller than first element of mid row // search in upper half else hi = mid - 1; } // if x is smaller than all elements of mat[][] if (row === -1) return false; return search(mat[row] x); } // Driver code const mat = [ [1 5 9] [14 20 21] [30 34 43] ]; const x = 14; if (searchMatrix(mat x)) console.log('true'); else console.log('false');
Kimenet
true
[Elvárt megközelítés] Bináris keresés egyszeri használatával - O(log(n × m)) és O(1) szóköz
Az ötlet az, hogy az adott mátrixot 1D tömbnek tekintjük, és csak egy bináris keresést alkalmazunk.
Például egy n x m méretű mátrix esetén, és tekinthetjük n*m méretű 1D tömbnek, akkor az első index 0, az utolsó index pedig n*m-1. Tehát bináris keresést kell végeznünk az alacsony = 0-tól a magas = (n*m-1) értékig.
Hogyan találjuk meg a 2D mátrixban az index = midnek megfelelő elemet?
C++Mivel a mat[][] minden sorában m elem lesz, így megtalálhatjuk a sor az elemről mint (közepe / m) és a oszlop az elemről mint (közepe % m) . Ezután összehasonlíthatjuk x-et az arr[mid/m][mid%m] értékkel minden mid esetén, és befejezhetjük a bináris keresést.
#include #include using namespace std; bool searchMatrix(vector<vector<int>>& mat int x) { int n = mat.size() m = mat[0].size(); int lo = 0 hi = n * m - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // find row and column of element at mid index int row = mid / m; int col = mid % m; // if x is found return true if (mat[row][col] == x) return true; // if x is greater than mat[row][col] search // in right half if (mat[row][col] < x) lo = mid + 1; // if x is less than mat[row][col] search // in left half else hi = mid - 1; } return false; } int main() { vector<vector<int>> mat = {{1 5 9} {14 20 21} {30 34 43}}; int x = 14; if (searchMatrix(mat x)) cout << 'true'; else cout << 'false'; return 0; }
Java class GfG { static boolean searchMatrix(int[][] mat int x) { int n = mat.length m = mat[0].length; int lo = 0 hi = n * m - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // find row and column of element at mid index int row = mid / m; int col = mid % m; // if x is found return true if (mat[row][col] == x) return true; // if x is greater than mat[row][col] search // in right half if (mat[row][col] < x) lo = mid + 1; // if x is less than mat[row][col] search // in left half else hi = mid - 1; } return false; } public static void main(String[] args) { int[][] mat = {{1 5 9} {14 20 21} {30 34 43}}; int x = 14; if (searchMatrix(mat x)) System.out.println('true'); else System.out.println('false'); } }
Python def searchMatrix(mat x): n = len(mat) m = len(mat[0]) lo hi = 0 n * m - 1 while lo <= hi: mid = (lo + hi) // 2 # find row and column of element at mid index row = mid // m col = mid % m # if x is found return true if mat[row][col] == x: return True # if x is greater than mat[row][col] search # in right half if mat[row][col] < x: lo = mid + 1 # if x is less than mat[row][col] search # in left half else: hi = mid - 1 return False if __name__ == '__main__': mat = [[1 5 9] [14 20 21] [30 34 43]] x = 14 if searchMatrix(mat x): print('true') else: print('false')
C# using System; class GfG { // function to search for x in the matrix // using binary search static bool searchMatrix(int[] mat int x) { int n = mat.GetLength(0) m = mat.GetLength(1); int lo = 0 hi = n * m - 1; while (lo <= hi) { int mid = (lo + hi) / 2; // find row and column of element at mid index int row = mid / m; int col = mid % m; // if x is found return true if (mat[row col] == x) return true; // if x is greater than mat[row col] search // in right half if (mat[row col] < x) lo = mid + 1; // if x is less than mat[row col] search // in left half else hi = mid - 1; } return false; } static void Main() { int[] mat = { { 1 5 9 } { 14 20 21 } { 30 34 43 } }; int x = 14; if (searchMatrix(mat x)) Console.WriteLine('true'); else Console.WriteLine('false'); } }
JavaScript function searchMatrix(mat x) { let n = mat.length m = mat[0].length; let lo = 0 hi = n * m - 1; while (lo <= hi) { let mid = Math.floor((lo + hi) / 2); // find row and column of element at mid index let row = Math.floor(mid / m); let col = mid % m; // if x is found return true if (mat[row][col] === x) return true; // if x is greater than mat[row][col] search // in right half if (mat[row][col] < x) lo = mid + 1; // if x is less than mat[row][col] search // in left half else hi = mid - 1; } return false; } // Driver Code let mat = [[1 5 9] [14 20 21] [30 34 43]]; let x = 14; if (searchMatrix(mat x)) console.log('true'); else console.log('false');
Kimenet
trueKvíz létrehozása