合并两个有序数组的三种解法

合并两个有序数组
两个有序整数数组 nums1 和 nums2，将 nums2 合并到 nums1 中，使 nums1 成为一个有序数组。
初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n 。假设 nums1 的空间大小等于 m + n，这样它就有足够的空间保存来自 nums2 的元素。
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：
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：
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：
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
解法一：合并后排序

public static void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
    System.arraycopy(nums2, 0, nums1, m, 3);
    Arrays.sort(nums1);
    System.out.println(Arrays.toString(nums1));
}

public static void merge1(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
    for (int i = m; i < nums1.length; i++) {
        nums1[i] = nums2[i - m];
    }
    Arrays.sort(nums1);
    System.out.println(Arrays.toString(nums1));
}

时间复杂度 : O((n+m)log(n+m))。
空间复杂度 : O(1)。
解法二：双指针 从前往后
将两个数组按顺序进行比较，放入新的数组

public static void merge2(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
    int[] nums1_copy = new int[m];
    System.arraycopy(nums1, 0, nums1_copy, 0, m);//拷贝数组1
    int p1 = 0;//指向数组1的拷贝
    int p2 = 0;//指向数组2
    int p = 0;//指向数组1
    // 将数组1当成空数组，比较数组1的拷贝和数组2，将较小的放入空数组
    while ((p1 < m) && (p2 < n))
        nums1[p++] = (nums1_copy[p1] < nums2[p2]) ? nums1_copy[p1++] : nums2[p2++];
    //数组2和数组1不等长，将多出的元素拷贝
    if (p1 < m)
        System.arraycopy(nums1_copy, p1, nums1, p1 + p2, m + n - p1 - p2);
    if (p2 < n)
        System.arraycopy(nums2, p2, nums1, p1 + p2, m + n - p1 - p2);
    System.out.println(Arrays.toString(nums1));
}

时间复杂度 : O(n + m)。
空间复杂度 : O(m)。
解法三：双指针优化
从后往前

public static void merge3(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
    int p1 = m - 1;
    int p2 = n - 1;
    int p = m + n - 1;
    while ((p1 >= 0) && (p2 >= 0))
        nums1[p--] = (nums1[p1] < nums2[p2]) ? nums2[p2--] : nums1[p1--];
    System.arraycopy(nums2, 0, nums1, 0, p2 + 1);
    System.out.println(Arrays.toString(nums1));
}

时间复杂度 : O(n + m)。
空间复杂度 : O(1)。

package od1;

import java.util.Arrays;

/**
 * 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 m 和 n ，分别表示 nums1 和 nums2 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 。
 * 原文地址：https://www.codernav.com/2839.html
 * 更多算法详解：https://www.codernav.com
 */
public class OdTest29 {
    public static void main(String[] args) {
        // 先合并再排序 使用System.arraycopy和Arrays.sort
        merge(new int[]{1, 2, 3, 0, 0, 0}, 3, new int[]{2, 5, 6}, 3);
        // 先合并再排序 for循环
        merge1(new int[]{1, 2, 3, 0, 0, 0}, 3, new int[]{2, 5, 6}, 3);
        // 双指针 从前往后
        merge2(new int[]{1, 2, 3, 0, 0, 0}, 3, new int[]{2, 5, 6}, 3);
        // 双指针优化
        merge3(new int[]{1, 2, 3, 0, 0, 0}, 3, new int[]{2, 5, 6}, 3);
    }

    public static void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        System.arraycopy(nums2, 0, nums1, m, 3);
        Arrays.sort(nums1);
        System.out.println(Arrays.toString(nums1));
    }

    public static void merge1(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        for (int i = m; i < nums1.length; i++) {
            nums1[i] = nums2[i - m];
        }
        Arrays.sort(nums1);
        System.out.println(Arrays.toString(nums1));
    }

    public static void merge2(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        int[] nums1_copy = new int[m];
        System.arraycopy(nums1, 0, nums1_copy, 0, m);//拷贝数组1
        int p1 = 0;//指向数组1的拷贝
        int p2 = 0;//指向数组2
        int p = 0;//指向数组1
        // 将数组1当成空数组，比较数组1的拷贝和数组2，将较小的放入空数组
        while ((p1 < m) && (p2 < n))
            nums1[p++] = (nums1_copy[p1] < nums2[p2]) ? nums1_copy[p1++] : nums2[p2++];
        //数组2和数组1不等长，将多出的元素拷贝
        if (p1 < m)
            System.arraycopy(nums1_copy, p1, nums1, p1 + p2, m + n - p1 - p2);
        if (p2 < n)
            System.arraycopy(nums2, p2, nums1, p1 + p2, m + n - p1 - p2);
        System.out.println(Arrays.toString(nums1));
    }

    public static void merge3(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        int p1 = m - 1;
        int p2 = n - 1;
        int p = m + n - 1;
        while ((p1 >= 0) && (p2 >= 0))
            nums1[p--] = (nums1[p1] < nums2[p2]) ? nums2[p2--] : nums1[p1--];
        System.arraycopy(nums2, 0, nums1, 0, p2 + 1);
        System.out.println(Arrays.toString(nums1));
    }
}