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搜索二维矩阵 II

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: 输入: matrix = [[1,4,7,11,15],[2,5,8,12,19],[3,6,9,16,22],[1…

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相关题

当前训练重点

中等 · 二分·搜索·答案·空间

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答案摘要

由于每一行的所有元素升序排列,因此,对于每一行,我们可以使用二分查找找到第一个大于等于 的元素,然后判断该元素是否等于 。如果等于 ,说明找到了目标值,直接返回 。如果不等于 ,说明这一行的所有元素都小于 ,应该继续搜索下一行。 如果所有行都搜索完了,都没有找到目标值,说明目标值不存在,返回 。

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题目描述

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:

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:

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
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解题思路

方法一:二分查找

由于每一行的所有元素升序排列,因此,对于每一行,我们可以使用二分查找找到第一个大于等于 target\textit{target} 的元素,然后判断该元素是否等于 target\textit{target}。如果等于 target\textit{target},说明找到了目标值,直接返回 true\text{true}。如果不等于 target\textit{target},说明这一行的所有元素都小于 target\textit{target},应该继续搜索下一行。

如果所有行都搜索完了,都没有找到目标值,说明目标值不存在,返回 false\text{false}

时间复杂度 O(m×logn)O(m \times \log n),其中 mmnn 分别为矩阵的行数和列数。空间复杂度 O(1)O(1)

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class Solution:
    def searchMatrix(self, matrix: List[List[int]], target: int) -> bool:
        for row in matrix:
            j = bisect_left(row, target)
            if j < len(matrix[0]) and row[j] == target:
                return True
        return False
speed

复杂度分析

指标
时间Depends on the final approach
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    The candidate applies binary search efficiently and explains the trade-off between row-by-row or column-by-column binary search.

  • question_mark

    The candidate explains the divide and conquer approach in the context of the matrix.

  • question_mark

    The candidate demonstrates an understanding of time and space complexity with regard to the constraints.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Not applying binary search correctly over the valid answer space, leading to inefficient solutions.

  • error

    Failing to reduce the problem size at each step, leading to a slower solution.

  • error

    Incorrectly handling edge cases such as empty rows, columns, or the target not existing in the matrix.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Optimizing the solution for larger matrices by considering different search strategies.

  • arrow_right_alt

    Handling special cases where the matrix contains duplicate values or non-standard sorts.

  • arrow_right_alt

    Adjusting the approach to search for multiple targets in the same matrix.

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常见问题

外企场景

搜索二维矩阵 II题解:二分·搜索·答案·空间 | LeetCode #240 中等