解题思路:
若使用暴力法遍历矩阵
plants
,则时间复杂度为 $O(NM)$ 。暴力法未利用矩阵 “从上到下递增、从左到右递增” 的特点,显然不是最优解法。
如下图所示,我们将矩阵逆时针旋转 45° ,并将其转化为图形式,发现其类似于 二叉搜索树 ,即对于每个元素,其左分支元素更小、右分支元素更大。
因此,考虑从 “根节点” 开始搜索,遇到比 target
大的元素就向左,反之向右,即可找到目标值 target
。
算法流程:
“根节点” 对应的是矩阵的 “左下角” 和 “右上角” 元素。以 plants
中的 左下角元素 为起始点,则有:
- 从矩阵
plants
左下角元素(索引设为(i, j)
)开始遍历,并与目标值对比:- 当
plants[i][j] > target
时,执行i--
,即消去第i
行元素; - 当
plants[i][j] < target
时,执行j++
,即消去第j
列元素; - 当
plants[i][j] = target
时,返回 $\text{true}$ ,代表找到目标值。
- 当
- 若行索引或列索引越界,则代表矩阵中无目标值,返回 $\text{false}$ 。
每轮
i
或j
移动后,相当于生成了“消去一行(列)的新矩阵”, 索引(i,j)
指向新矩阵的左下角元素,因此可重复使用以上性质消去行(列)。
<,,,,,>
代码:
Python
class Solution:
def findTargetIn2DPlants(self, plants: List[List[int]], target: int) -> bool:
i, j = len(plants) - 1, 0
while i >= 0 and j < len(plants[0]):
if plants[i][j] > target: i -= 1
elif plants[i][j] < target: j += 1
else: return True
return False
Java
class Solution {
public boolean findTargetIn2DPlants(int[][] plants, int target) {
int i = plants.length - 1, j = 0;
while(i >= 0 && j < plants[0].length)
{
if(plants[i][j] > target) i--;
else if(plants[i][j] < target) j++;
else return true;
}
return false;
}
}
C++
class Solution {
public:
bool findTargetIn2DPlants(vector<vector<int>>& plants, int target) {
int i = plants.size() - 1, j = 0;
while(i >= 0 && j < plants[0].size())
{
if(plants[i][j] > target) i--;
else if(plants[i][j] < target) j++;
else return true;
}
return false;
}
};
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(M+N)$ :其中,$N$ 和 $M$ 分别为矩阵行数和列数,此算法最多循环 $M+N$ 次。
- 空间复杂度 $O(1)$ :
i
,j
指针使用常数大小额外空间。