合并两个有序数组

给定两个有序整数数组 nums1 和 nums2，将 nums2 合并到 nums1 中，使得 num1 成为一个有序数组。

说明:

    初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n。
    你可以假设 nums1 有足够的空间（空间大小大于或等于 m + n）来保存 nums2 中的元素。

示例:

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]

方法一 : 合并后排序

直觉

最朴素的解法就是将两个数组合并之后再排序。该算法只需要一行(Java是2行)，时间复杂度较差，为O((n+m)log⁡(n+m))。这是由于这种方法没有利用两个数组本身已经有序这一点。

//JAVA
class Solution 
{ 
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n)
    {
          System.arraycopy(nums2, 0, nums1, m, n); 
          Arrays.sort(nums1); 
    } 
}

#Python
class Solution(object): def merge(self, nums1, m, nums2, n): """
        :type nums1: List[int]
        :type m: int
        :type nums2: List[int]
        :type n: int
        :rtype: void Do not return anything, modify nums1 in-place instead.
        """
        nums1[:] = sorted(nums1[:m] + nums2)

方法二 : 双指针 / 从前往后

直觉

一般而言，对于有序数组可以通过 双指针法 达到O(n+m)O(n + m)O(n+m)的时间复杂度。

最直接的算法实现是将指针p1 置为 nums1的开头， p2为 nums2的开头，在每一步将最小值放入输出数组中。

由于 nums1 是用于输出的数组，需要将nums1中的前m个元素放在其他地方，也就需要 O(m)O(m)O(m) 的空间复杂度。

//Java
class Solution 
{ 
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n)
    { 
        // Make a copy of nums1. 
        int [] nums1_copy = new int[m];
        System.arraycopy(nums1, 0, nums1_copy, 0, m);
        // Two get pointers for nums1_copy and nums2.
        int p1 = 0; 
        int p2 = 0; 
        // Set pointer for nums1 
        int p = 0;
        // Compare elements from nums1_copy and nums2
        // and add the smallest one into nums1.
        while ((p1 < m) && (p2 < n))
            nums1[p++] = (nums1_copy[p1] < nums2[p2]) ? nums1_copy[p1++] : nums2[p2++];
        // if there are still elements to add
        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); 
    } 
}

#Python
class Solution(object): 
    def merge(self, nums1, m, nums2, n): 
        """
        :type nums1: List[int]
        :type m: int
        :type nums2: List[int]
        :type n: int
        :rtype: void Do not return anything, modify nums1 in-place instead.
        """ 
        # Make a copy of nums1.
        nums1_copy = nums1[:m] 
        nums1[:] = [] 
        # Two get pointers for nums1_copy and nums2.
        p1 = 0
        p2 = 0 
        # Compare elements from nums1_copy and nums2 # and add the smallest one into nums1.
        while p1 < m and p2 < n: 
            if nums1_copy[p1] < nums2[p2]:
                nums1.append(nums1_copy[p1])
                p1 += 1 
            else:
                nums1.append(nums2[p2]) 
                p2 += 1 
            # if there are still elements to add 
        if p1 < m: 
            nums1[p1 + p2:] = nums1_copy[p1:]
        if p2 < n: 
            nums1[p1 + p2:] = nums2[p2:]

        

 PS:注意最后一种情况容易被忽略

方法三 : 双指针 / 从后往前

直觉

方法二已经取得了最优的时间复杂度O(n+m)O(n + m)O(n+m)，但需要使用额外空间。这是由于在从头改变nums1的值时，需要把nums1中的元素存放在其他位置。

    如果我们从结尾开始改写 nums1 的值又会如何呢？这里没有信息，因此不需要额外空间。

这里的指针 p 用于追踪添加元素的位置。

//JAVA
class Solution 
{ 
	public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n)
	{
		// two get pointers for nums1 and nums2
		int p1 = m - 1; 
		int p2 = n - 1;
		// set pointer for nums1 
		int p = m + n - 1;
		// while there are still elements to compare 
		while ((p1 >= 0) && (p2 >= 0)) 
			// compare two elements from nums1 and nums2 
			// and add the largest one in nums1 
			nums1[p--] = (nums1[p1] < nums2[p2]) ? nums2[p2--] : nums1[p1--]; 
		// add missing elements from nums2 
		System.arraycopy(nums2, 0, nums1, 0, p2 + 1); 
	} 
}

#Python
class Solution(object): def merge(self, nums1, m, nums2, n): """
        :type nums1: List[int]
        :type m: int
        :type nums2: List[int]
        :type n: int
        :rtype: void Do not return anything, modify nums1 in-place instead.
        """ 
        # two get pointers for nums1 and nums2 
        p1 = m - 1 
        p2 = n - 1 
        # set pointer for nums1 
        p = m + n - 1 
        # while there are still elements to compare 
        while p1 >= 0 and p2 >= 0: 
            if nums1[p1] < nums2[p2]:
                nums1[p] = nums2[p2] p2 -= 1
            else:
                nums1[p] = nums1[p1] 
                p1 -= 1
                p -= 1 
        # add missing elements from nums2 
        nums1[:p2 + 1] = nums2[:p2 + 1]

PS :注意最后一种情况