Java实现 LeetCode 632 最小区间（又是先序队列，官方给的是堆）

632. 最小区间

你有 k 个升序排列的整数数组。找到一个最小区间，使得 k 个列表中的每个列表至少有一个数包含在其中。

我们定义如果 b-a < d-c 或者在 b-a == d-c 时 a < c，则区间 [a,b] 比 [c,d] 小。

示例 1:

输入:[[4,10,15,24,26], [0,9,12,20], [5,18,22,30]]

输出: [20,24]

解释:

列表 1：[4, 10, 15, 24, 26]，24 在区间 [20,24] 中。

列表 2：[0, 9, 12, 20]，20 在区间 [20,24] 中。

列表 3：[5, 18, 22, 30]，22 在区间 [20,24] 中。

注意:

给定的列表可能包含重复元素，所以在这里升序表示 >= 。

1 <= k <= 3500

-105 <= 元素的值 <= 105

对于使用Java的用户，请注意传入类型已修改为List<List>。重置代码模板后可以看到这项改动。

class Solution {
    public int[] smallestRange(List<List<Integer>> nums) {
        if(nums == null || nums.size() == 0)
            return null;
        int len = nums.size();
        PriorityQueue<Pair> queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(p -> p.num));
        int[] res = new int[2];
        res[1] = Integer.MAX_VALUE;
        //maxNum 记录每一次遍历中k个数组的最大值
        int maxNum = Integer.MIN_VALUE;
        //初始化优先队列，将k个数组的第一个数字入队
        for(int i = 0;i<len;i++){
            int num = nums.get(i).get(0);
            maxNum = Math.max(maxNum,num);
            queue.add(new Pair(i,0,num));
        }
        //这里的循环退出条件是队列为空，也可以写成双层循环遍历数组
        while(!queue.isEmpty()){
            //每次遍历，先从队列中取出当前最小值
            Pair pair = queue.poll();
            int num = pair.num;
            //如果（当前最小值，当前最大值）的区间范围更小，则修改res数组
            if(res[1] - res[0] > maxNum - num){
                res[0] = num;
                res[1] = maxNum;
            }
            int row = pair.row;
            //右移
            int col = pair.col + 1;
            //如果右移后超出数组长度，此时退出循环，即已经找到最小的区间了
            if(nums.get(row).size() == col){
                break;
            }
            //下一个数，是当前数右边的数
            int nextNum = nums.get(row).get(col);
            //下一个数继续入队列
            queue.add(new Pair(row,col,nextNum));
            //更新当前最大值
            maxNum = Math.max(maxNum,nextNum);
        }
        return res;
    }
    //定义一个类，用来记录遍历过程中，每个数字所在的行、列和数字对应的值
    class Pair{
        public Integer row;
        public Integer col;
        public Integer num;
        public Pair(Integer row,Integer col,Integer num){
            this.row = row;
            this.col = col;
            this.num = num;
        }
    }
}

官方的解法

class Solution {
    public int[] smallestRange(List<List<Integer>> nums) {
        int minx = 0, miny = Integer.MAX_VALUE, max = Integer.MIN_VALUE;
        int[] next = new int[nums.size()];
        boolean flag = true;
        // 最小堆维护的是当前的最小值，在哪个列表中。注意该堆的比较器。
        PriorityQueue<Integer> min_queue = new PriorityQueue<Integer>((i,j) -> nums.get(i).get(next[i])-nums.get(j).get(next[j]));
        // 初始化堆
        for(int i=0;i<nums.size();i++){
            min_queue.offer(i);
            max = Math.max(max,nums.get(i).get(0));
        }
        // 从堆中取得当前最小元素所在的列表。根据next[i]，取得其所在位置，多路指针法，类似于丑数；
        // 经前面分期，第二个列表就是min_i在其列表的后一位及其之前其他数字组成的区间。最小值由最小堆（决定min_i）及next[min_i]维护，
        // 最大值由max = Math.max(max, nums.get(min_i).get(next[min_i]))维护。

        for(int i=0;i<nums.size()&&flag;i++){
            for(int j=0;j<nums.get(i).size()&&flag;j++){
                int min_i = min_queue.poll();
                // 选择更小的区间
                if(miny-minx> max - nums.get(min_i).get(next[min_i])){
                    miny = max;
                    minx = nums.get(min_i).get(next[min_i]);
                }
                // 由于next改变，min_i加入堆后，堆结构也会改变
                next[min_i]++;
                if(next[min_i]>=nums.get(min_i).size()){
                    flag = false;
                    break;
                }
                min_queue.offer(min_i);
                max = Math.max(max, nums.get(min_i).get(next[min_i]));
            }
        }
        return new int[]{minx,miny};
    }
}