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代码训练LeetCode(49)插入区间

news 2025/10/27 7:41:57

代码训练(49)插入区间

Author: Once Day Date: 2025年10月25日

漫漫长路，才刚刚开始…

全系列文章可参考专栏: 十年代码训练_Once-Day的博客-CSDN博客

参考文章:

57. 插入区间 - 力扣（LeetCode）
力扣 (LeetCode) 全球极客挚爱的技术成长平台

文章目录

- - 代码训练(49)插入区间
  - - 1. 原题
    - 2. 分析
    - 3. 代码实现
    - 4. 总结

1. 原题

给你一个 无重叠的 ，按照区间起始端点排序的区间列表 intervals，其中 intervals[i] = [starti, endi] 表示第 i 个区间的开始和结束，并且 intervals 按照 starti 升序排列。同样给定一个区间 newInterval = [start, end] 表示另一个区间的开始和结束。

在 intervals 中插入区间 newInterval，使得 intervals 依然按照 starti 升序排列，且区间之间不重叠（如果有必要的话，可以合并区间）。

返回插入之后的 intervals。

注意你不需要原地修改 intervals。你可以创建一个新数组然后返回它。

提示：

0 <= intervals.length <= 104
intervals[i].length == 2
0 <= starti <= endi <= 105
intervals 根据 starti 按升序排列
newInterval.length == 2
0 <= start <= end <= 105

示例 1：

输入：intervals = [[1,3],[6,9]], newInterval = [2,5]
输出：[[1,5],[6,9]]

示例 2：

输入：intervals = [[1,2],[3,5],[6,7],[8,10],[12,16]], newInterval = [4,8]
输出：[[1,2],[3,10],[12,16]]
解释：这是因为新的区间 [4,8] 与 [3,5],[6,7],[8,10] 重叠。

2. 分析

给定一个已经按照起始端点从小到大排列的区间列表 intervals，每个区间表示为 [starti, endi]。同时给定一个新的区间 newInterval，需要将这个新区间插入到列表中，插入后仍需保持区间列表的有序性，并且要合并所有重叠的区间。

这个问题主要考察如何有效地处理区间的插入和合并。因为原列表已经根据起始点排序，我们可以利用这一特性来优化插入过程。

解题思路：

初始化变量：创建一个新的列表 result 来保存最终的区间序列。
遍历原区间列表：对于列表 intervals 中的每一个区间：
- 无重叠且在新区间前：如果当前区间在新区间的左侧且没有重叠，直接将其加入到 result。
- 无重叠且在新区间后：如果当前区间在新区间的右侧且没有重叠，说明新区间已经插入完毕，可以将新区间和后续的区间加入 result。
- 重叠区间：如果当前区间与新区间有重叠，合并两个区间的边界，形成一个新的合并区间。
处理未插入的新区间：如果循环结束后新区间还未插入，将其添加到 result 的末尾。

分析步骤：

遍历每个区间，判断是否重叠。
根据重叠情况更新新区间的起点和终点。
将不重叠的区间加入结果列表。
最后，确保所有区间都被处理。

性能优化关键点：

空间优化：使用动态数组来避免过多的内存分配。
时间优化：利用区间已排序的特性，通过一次遍历完成插入和合并，避免多次迭代。

3. 代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 结构体定义区间
typedef struct {int start;int end;
} Interval;// 动态数组结构体来存储区间序列
typedef struct {Interval* intervals;int size;int capacity;
} IntervalList;// 初始化区间列表
IntervalList* createIntervalList() {IntervalList* list = (IntervalList*)malloc(sizeof(IntervalList));list->intervals = (Interval*)malloc(10 * sizeof(Interval)); // 初始容量为10list->size = 0;list->capacity = 10;return list;
}// 动态扩展数组
void resizeIntervalList(IntervalList* list) {int newCapacity = list->capacity * 2;Interval* newIntervals = (Interval*)realloc(list->intervals, newCapacity * sizeof(Interval));if (newIntervals) {list->intervals = newIntervals;list->capacity = newCapacity;}
}// 添加区间到列表
void addInterval(IntervalList* list, Interval newInterval) {if (list->size == list->capacity) {resizeIntervalList(list);}list->intervals[list->size++] = newInterval;
}/*** 插入并合并区间* @param intervals 二维数组，表示已有的区间列表* @param intervalsSize 区间列表的大小* @param intervalsColSize 每个区间的大小（始终为2）* @param newInterval 要插入的新区间* @param newIntervalSize 新区间的大小（始终为2）* @param returnSize 返回的区间数量* @param returnColumnSizes 每个返回区间的大小数组（每个元素应为2）* @return 返回合并后的区间列表*/
int** insert(int** intervals, int intervalsSize, int* intervalsColSize, int* newInterval, int newIntervalSize, int* returnSize, int** returnColumnSizes) {// 初始化结果数组int** result = (int**)malloc((intervalsSize + 1) * sizeof(int*));*returnColumnSizes = (int*)malloc((intervalsSize + 1) * sizeof(int));int resultSize = 0;int i = 0;// 添加所有在新区间左侧且不重叠的区间while (i < intervalsSize && intervals[i][1] < newInterval[0]) {result[resultSize] = (int*)malloc(2 * sizeof(int));result[resultSize][0] = intervals[i][0];result[resultSize][1] = intervals[i][1];(*returnColumnSizes)[resultSize] = 2;resultSize++;i++;}// 合并所有与新区间重叠的区间while (i < intervalsSize && intervals[i][0] <= newInterval[1]) {newInterval[0] = newInterval[0] < intervals[i][0] ? newInterval[0] : intervals[i][0];newInterval[1] = newInterval[1] > intervals[i][1] ? newInterval[1] : intervals[i][1];i++;}result[resultSize] = (int*)malloc(2 * sizeof(int));result[resultSize][0] = newInterval[0];result[resultSize][1] = newInterval[1];(*returnColumnSizes)[resultSize] = 2;resultSize++;// 添加所有在新区间右侧且不重叠的区间while (i < intervalsSize) {result[resultSize] = (int*)malloc(2 * sizeof(int));result[resultSize][0] = intervals[i][0];result[resultSize][1] = intervals[i][1];(*returnColumnSizes)[resultSize] = 2;resultSize++;i++;}*returnSize = resultSize;return result;
}int main() {// 示例int intervalsSize = 5;int intervalsColSize[] = {2, 2, 2, 2, 2};int** intervals = (int**)malloc(intervalsSize * sizeof(int*));for (int i = 0; i < intervalsSize; i++) {intervals[i] = (int*)malloc(2 * sizeof(int));}intervals[0][0] = 1; intervals[0][1] = 2;intervals[1][0] = 3; intervals[1][1] = 5;intervals[2][0] = 6; intervals[2][1] = 7;intervals[3][0] = 8; intervals[3][1] = 10;intervals[4][0] = 12; intervals[4][1] = 16;int newInterval[] = {4, 8};int newIntervalSize = 2;int returnSize;int* returnColumnSizes;int** mergedIntervals = insert(intervals, intervalsSize, intervalsColSize, newInterval, newIntervalSize, &returnSize, &returnColumnSizes);// 打印结果for (int i = 0; i < returnSize; i++) {printf("[%d, %d] ", mergedIntervals[i][0], mergedIntervals[i][1]);}printf("\n");return 0;
}