【数据结构与算法】力扣 88. 合并两个有序数组

题目描述

88. 合并两个有序数组

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 **和 nums2,另有两个整数 mn ,分别表示 nums1nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2 **到 nums1 中,使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

注意: 最终,合并后数组不应由函数返回,而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况,nums1 的初始长度为 m + n,其中前 m 个元素表示应合并的元素,后 n 个元素为 0 ,应忽略。nums2 的长度为 n

示例 1:

复制代码
输入: nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出: [1,2,2,3,5,6]
解释: 需要合并 [1,2,3] 和 [2,5,6] 。
合并结果是 [1,2,2,3,5,6] ,其中斜体加粗标注的为 nums1 中的元素。

示例 2:

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输入: nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出: [1]
解释: 需要合并 [1] 和 [] 。
合并结果是 [1] 。

示例 3:

复制代码
输入: nums1 = [0], m = 0, nums2 = [1], n = 1
输出: [1]
解释: 需要合并的数组是 [] 和 [1] 。
合并结果是 [1] 。
注意,因为 m = 0 ,所以 nums1 中没有元素。nums1 中仅存的 0 仅仅是为了确保合并结果可以顺利存放到 nums1 中。

提示:

  • nums1.length == m + n
  • nums2.length == n
  • 0 <= m, n <= 200
  • 1 <= m + n <= 200
  • -109 <= nums1[i], nums2[j] <= 109

进阶: 你可以设计实现一个时间复杂度为 O(m + n) 的算法解决此问题吗?

分析解答

这题是经典的"合并两个有序数组",关键点在于:

  • nums1 的尾部有足够空间,可以容纳合并后的结果。
  • 要求将 nums2 合并到 nums1,并就地修改 nums1
  • 不能返回新数组 ,必须原地修改 nums1

✅ 常规简单又高效的解法:从后往前双指针合并

因为 nums1 后面有空位,我们可以从后往前合并,这样就不会覆盖还没处理的数

✅ JavaScript 解法:

js 复制代码
function merge(nums1, m, nums2, n) {
  let p1 = m - 1;         // nums1 有效部分的末尾指针
  let p2 = n - 1;         // nums2 的末尾指针
  let p = m + n - 1;      // nums1 的总末尾(放置合并结果)

  // 从后往前遍历,谁大就先放谁
  while (p1 >= 0 && p2 >= 0) {
    if (nums1[p1] > nums2[p2]) {
      nums1[p] = nums1[p1];
      p1--;
    } else {
      nums1[p] = nums2[p2];
      p2--;
    }
    p--;
  }

  // 若 nums2 还有剩,直接复制(nums1 剩下的不用管,因为已经在对的位置)
  while (p2 >= 0) {
    nums1[p] = nums2[p2];
    p2--;
    p--;
  }
}

🧠 示例演示(以示例1为例):

复制代码
nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3
nums2 = [2,5,6],       n = 3
目标:[1,2,2,3,5,6]

从 nums1、nums2 的末尾向前合并:

p1=2, p2=2, p=5
比较 3 和 6,放 6 → nums1[5] = 6

p1=2, p2=1, p=4
比较 3 和 5,放 5 → nums1[4] = 5

p1=2, p2=0, p=3
比较 3 和 2,放 3 → nums1[3] = 3

p1=1, p2=0, p=2
比较 2 和 2,放 2 → nums1[2] = 2

p1=1, p2=-1,结束

最终:nums1 = [1,2,2,3,5,6]

✅ 时间复杂度分析:

  • 时间复杂度O(m + n) ------ 每个元素最多遍历一次。
  • 空间复杂度O(1) ------ 原地修改,无需额外空间。

思路拓展


✅ 为什么要 从后往前合并

我们先来看题设要求:

  • nums1 的长度是 m + n,前 m 个是有效数据,后面 n 个是填充的 0,用来存放合并后的值
  • nums1原地修改不能创建新数组

❌ 如果你"从前往后"合并,会遇到覆盖原数据的问题:

举个例子:

js 复制代码
nums1 = [1, 3, 5, 0, 0, 0], m = 3
nums2 = [2, 4, 6],          n = 3
  • 如果你从前面开始处理,比如 nums1[0]nums2[0] 比较:

    • 1 < 2,保留 1
    • 下一步想在 nums1[1] 里放 2
    • 但是 nums1[1] 原来是 3,你可能就要把 3 先挪到后面......
    • 逻辑很麻烦得不断移动 nums1 后面的元素来"腾位置"
    • 时间复杂度最坏可达 O(m * n)

✅ 反之,从后往前处理就不会有数据覆盖的问题

仍然以上面的例子:

js 复制代码
nums1 = [1, 3, 5, 0, 0, 0], m = 3
nums2 = [2, 4, 6],          n = 3

从尾部开始:

  • 5 vs 6 → 放 6 到末尾
  • 5 vs 4 → 放 5
  • 3 vs 4 → 放 4
  • 3 vs 2 → 放 3
  • 1 vs 2 → 放 2
  • 1 是最后一个

最后结果:

复制代码
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
  • 整个过程中我们不会破坏还没处理的 nums1 前半部分
  • 直接往后填数据,简单又安全
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