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240. 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:

0240 01
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:

0240 02
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

思路分析

不能对整个矩阵进行二分查找!可以对所有行或者列,做二分查找。

从右上角开始搜索,小于目标值则下移,大于目标值则左移,这个方案真是精妙!

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观察矩阵,右上角和左下角的元素有代表性:根据大小,可以删除左边一列(大于等于右上角元素)或上一行(小于等于右上角元素),或者下面一行(大于等于左上角元素)或坐标一列(小于等于左下角元素)。可以根据这个规律,来排查不符合条件的元素。

也可以从左下角开始,小于目标值则右移,大于目标值则上移。

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将矩阵旋转一下,会发现上面的解题思路类似于 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,通过从 “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。应该更容易理解:

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  • 一刷

  • 二刷

  • 三刷

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/**
 * Runtime: 5 ms, faster than 99.96% of Java online submissions for Search a 2D Matrix II.
 *
 * Memory Usage: 50.3 MB, less than 5.66% of Java online submissions for Search a 2D Matrix II.
 *
 * Copy from: https://leetcode.com/problems/search-a-2d-matrix-ii/discuss/66140/My-concise-O(m%2Bn)-Java-solution[(1) My concise O(m+n) Java solution - LeetCode Discuss]
 *
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2020-01-23 10:04
 */
public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
    if (Objects.isNull(matrix) || matrix.length == 0) {
        return false;
    }
    int column = 0;
    int row = matrix[0].length - 1;
    while (column < matrix.length && 0 <= row) {
        int value = matrix[column][row];
        if (value == target) {
            return true;
        } else if (value < target) {
            column++;
        } else if (value > target) {
            row--;
        }
    }
    return false;
}
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2024-09-15 18:14:17
 */
public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
  int row = 0, column = matrix[0].length - 1;
  while (row < matrix.length && 0 <= column) {
    int num = matrix[row][column];
    if (num == target) {
      return true;
    } else if (target < num) {
      column--;
    } else {
      row++;
    }
  }
  return false;
}
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2025-10-20 20:26:28
 */
public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
  int row = 0, column = matrix[row].length - 1;
  while (row < matrix.length && column >= 0) {
    int num = matrix[row][column];
    if (num == target) {
      return true;
    } else if (target < num) {
      column--;
    } else {
      row++;
    }
  }
  return false;
}