三道题学会二分查找——javapythonc三种语言解题(￣▽￣)~*

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了三道题学会二分查找——javapythonc三种语言解题(￣▽￣)~*相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目 录

二分查找

二分查找通常运用于一个有序的数组，是一种在每次比较之后将查找空间一分为二的算法。

二分查找中使用的术语：

Target：目标 。你要查找的值
Index：索引。 你要查找的当前位置
Left，Right ：左、右指示符（可以理解为一个闭区间的左端点和右端点所对应的下标）。 我们用来维持查找空间的指标
Mid ：中间指示符（根据左右端点的下标，计算出来的中间位置的下标） 。我们用来应用条件来确定我们应该向左查找还是向右查找的索引。

第一题：基础题（模板）

给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1。

示例 :

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
输出: 4
解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4

提示：
你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
n 将在 [1, 10000]之间。
nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/binary-search

（以下代码有详细注释）

java

public class BinarySearch704 {

	//定义nums数组，和目标值
	public int search(int[] nums, int target) {
		int left = 0;//最左边数的下标
		int right = nums.length-1;//最右边数的下标
		//记住while条件判断的时候一定要带等号
		while(left<=right) {
			//找出中间位置，并判断该位置对应的值是否等于 target
			int mid = left +(right - left)/2;
			if(nums[mid] == target) {
				return mid;
			}
			//若目标值小于中间位置值，就用这一部分再做一次二分法
			//关于加1减1这点容易迷，记住数组下标是从0 开始的，不行就画图
			else if(nums[mid] > target) {
				right = mid-1;
			}
			else {
				left = mid+1;
			}
		}
		return -1;
	}
}

python

# 法一二分法，和java基本一致）
class Solution:
    def search(self, nums: List[int], target: int):
        left, right = 0, len(nums) - 1
        #left是0，right是len（nums）-1
        while left <= right:
            mid = left + (right - left) // 2
            if nums[mid] == target:
                return mid
            if target < nums[mid]:
                right = mid - 1
            else:
                left = midt + 1
        return -1


# 法二（不是二分法，代码少，但运算慢）
from typing import List
class Solution:
    def search(self, nums: List[int], target: int):
        #遍历，将target与nums中的数逐一比对
        if target in nums :
            return nums.index(target)
        # Python index()方法检测字符串中是否包含子字符串str ，如果指定beg（开始） 和
        # end（结束） 范围，则检查是否包含在指定范围内，该方法与python find()方法一样，
        # 只不过如果str不在string中会报一个异常。
        else:
            return -1

C

#include <stdio.h>
int search(int* nums, int numsSize, int target){
{
	int first = 0,last = numsSize-1,mid;
	while(first <= last)
	{
		mid = first + (last - first) / 2;//确定中间元素	
		if(nums[mid] > target)
		{
			last = mid-1; //mid已经交换过了,last往前移一位
		}
		else if(nums[mid] < target)
		{
			first = mid+1;//mid已经交换过了,first往后移一位
		}	
		else //判断是否相等
		{
			return mid;
		}
	}
	return -1;
}

上面的代码基本算是二分查找最基础的模板。

二分法的难点

目前来看二分法一点都不难，但他的细节极其容易出错。
while循环带不带等号啊
right、left到底是加一减一呀
这些细节是随着题目的含义来变化的

第二题（题目有一点点绕）

你是产品经理，目前正在带领一个团队开发新的产品。不幸的是，你的产品的最新版本没有通过质量检测。由于每个版本都是基于之前的版本开发的，所以错误的版本之后的所有版本都是错的。
假设你有 n 个版本 [1, 2, ..., n]，你想找出导致之后所有版本出错的第一个错误的版本。
你可以通过调用 bool isBadVersion(version) 接口来判断版本号 version 是否在单元测试中出错。实现一个函数来查找第一个错误的版本。你应该尽量减少对调用 API 的次数。

示例 ：

输入：n = 5, bad = 4
输出：4
解释：
调用 isBadVersion(3) -> false
调用isBadVersion(5) -> true
调用 isBadVersion(4) -> true
所以，4 是第一个错误的版本。

提示：
1 <= bad <= n <= 231 - 1

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/first-bad-version

分析题意

他其实还是一个在有序数组中的查找问题。并且需要“尽量减少对调用 API 的次数”，所以依旧用二分法。

然后看示例，isBadVersion是用来判断该版本是不是坏的版本。所以，如果结果的false，则该版本是好的版本。

java

public class FirstWrongVersion278 {
    public int firstBadVersion(int n) {
    	// 要读懂题目，其实还是考二分法
    	// 他不是数组，可以将下标从一开始，更符合语言习惯
        int left = 1;
        int right = n;
        // 当两者相等的时候停止循环，所以这次while的条件中不加等号
        while(left < right) {
        	int mid = left + (right-left)/2;
        	if(isBadVersion(mid)) {
        		// 因为这个mid很有可能是第一个错的，所以不要减一，让他再次包含在区间中
        		right = mid;// 答案在区间 [left, mid] 中
        	}else {
        	//此时这个版本是正确的，需要接着往后找
        	//这是这个版本不需要再包含在区间中了
        		left = mid + 1;
        	}
        }
     return right;   	
    }
}

python

class Solution:
    def firstBadVersion(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        left = 0
        right = n
        while(left<right):
            mid = left + (right - left)//2
            if isBadVersion(mid):
                right = mid
            else:
                left = mid+1
        return right

C

int firstBadVersion(int n) {
    int left = 1, right = n;
    while (left < right) {  // 循环直至区间左右端点相同
        int mid = left + (right - left) / 2;  // 防止计算时溢出
        if (isBadVersion(mid)) {
            right = mid;  // 答案在区间 [left, mid] 中
        } else {
            left = mid + 1;  // 答案在区间 [mid+1, right] 中
        }
    }
    // 此时有 left == right，区间缩为一个点，即为答案
    return left;
}

第三题（依然很简单）

给定一个排序数组和一个目标值，在数组中找到目标值，并返回其索引。如果目标值不存在于数组中，返回它将会被按顺序插入的位置。

请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。

示例 :

输入: nums = [1,3,5,6], target = 7
输出: 4

输入: nums = [1,3,5,6], target = 0
输出: 0

输入: nums = [1], target = 0
输出: 0

提示:

1 <= nums.length <= 104
-104 <= nums[i] <= 104
nums 为无重复元素的升序排列数组
-104 <= target <= 104

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/search-insert-position

java

public class SearchInsertionLocation35 {
    public int searchInsert(int[] nums, int target) {

    	//依旧可以用二分法
    	int left = 0;
    	int right = nums.length-1;
    	while(left <= right) {
    		int mid = left + (right - left)/2;
    		if(nums[mid] == target ) {
    			return mid;
    		}
    		else if(nums[mid] < target) {
    			left = mid + 1;
    		}
    		else {
    			right = mid - 1;
    		}
    	}
    	return left;
    	
    }

}

python

class Solution:
    def searchInsert(self, nums: List[int], target: int) -> int:
        left = 0
        right =len(nums)-1
        while(left <= right):
            mid = left + (right - left)//2
            if(nums[mid] == target ):
                return mid
            elif(nums[mid] < target):
                left = mid + 1
            else:
                right = mid - 1
        return left

C

int searchInsert(int* nums, int numsSize, int target){

    int left = 0, right = numsSize - 1, ans = numsSize;
    while (left <= right) {
        int mid = ((right - left) >> 1) + left;
        //mid=(left+right)>>1的含义
		//右移运算符>>,运算结果正好能对应一个整数的二分之一值，这就正好能代替数学上的除2运算，
		//但是比除2运算要快。
		//mid=(left+right)>>1相当于mid=(left+right)/2 
        if (target <= nums[mid]) {
            ans = mid;
            right = mid - 1;
        } else {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return ans;
}

以上是关于三道题学会二分查找——javapythonc三种语言解题(￣▽￣)~*的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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