九章算法第二天,二分搜索

Posted winters1992

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了九章算法第二天,二分搜索相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

二分搜索分两类,一类可以直接看出来是二分搜索

另一类很难直接看出来是二分搜索,

最重要的是理解二分搜索的思想,

根据有序集合这个特性,每次通过O(1)的时间复杂度 ,使得搜索的规模减半,

同红黑树查找类似(红黑树也是在增加了空间复杂度的情况下,减少了时间复杂度,每次比较,然后就会使得搜索规模减半)

 

九章讲的二分模板,我觉得比较好,这样在写代码的时候 不会犯错 造成死循环 ,而且可以处理两个整数相加溢出的问题 

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public class Solution {
    /**
     * @param nums: An integer array sorted in ascending order
     * @param target: An integer
     * @return an integer
     */
    public int lastPosition(int[] nums, int target) {
        if (nums == null || nums.length == 0) {
            return -1;
        }
        
        int start = 0, end = nums.length - 1;
        while (start + 1 < end) {//start + 1 < end 
            int mid = start + (end - start) / 2;//处理了整数溢出
            if (nums[mid] == target) {
                start = mid;
            } else if (nums[mid] < target) {
                start = mid;
                // or start = mid + 1
            } else {
                end = mid;
                // or start = mid - 1
            }
        }
        
        if (nums[end] == target) {
            return end;
        }
        if (nums[start] == target) {
            return start;
        }
        return -1;
    }
}

首先解释下为什么是 start+1 < end,其实我们做二分搜索的时候,每次解空间的计算规模都会减半,

最终结束的条件 我们可以认为是 start 与 end相邻就可以不再计算了(因为要么就是start 要么就是end,这样一来不会出错,二来也比较好理解),这样最后 我们判断的时候 end start都判断一次是否 我们想要的解即可

这样就不会遗漏情况

 

下面的代码是我第一次自己想出来的解法,求解的方式是   先二分找一次,找完之后  接着递归 再在当前解的右边 再次二分搜一次,如果搜不到 那么之前的解 便是最后的目标值

比较蠢,但还是通过了,上完课之后 对二分理解更加深刻了,就不会用这种思路了

    public int lastPosition(int[] nums, int target) {
        if (nums.length == 0) {
            return -1;
        }

        int position = Arrays.binarySearch(nums,target);
        if (position < 0){
            return -1;
        }
        int lastPosition = position;
        do{
            position = Arrays.binarySearch(nums,position+1,nums.length,target);
            if (position >= 0){
                lastPosition = position;
            }
        }while (position >=0);

        return lastPosition;
    }

 

现在讲一个寻找旋转数组的最小值

 

题意大概是类似这样的有序数组 [0,1,2,4,6,7] 旋转成[4,6,7,0,1,2] 然后让你找到最小值  假设没有重复值

这题其实比较trick ,如果注意的话 就发现了一个规律 如下图

就是 0-2这个有序集合,它是不会大于4-7的集合

而我们的最小值 就在第二条直线的起始处

 

这样我们就可以假设mid的两种情况,

如果mid落在左边的集合,很显然,左边这个集合的所有值 都是 大于 整个大的集合的最后一个元素 2

这个时候 我们让start = mid 等于就把问题的规模减半了(例如图二)

图1

 

图2

 

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寻找峰值的思想是类似的,类似股票的K线,左边是上升,右边是下降,  找到中间的任意一个峰值点即可

因为是找到任意一个峰值点,所以这里最主要的是 要分析 如何二分,

 

以上是关于九章算法第二天,二分搜索的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

如何使用伪代码开发线性搜索和二分搜索算法。?

二分查找算法算法指导 意境级讲解

算法总结二分搜索

算法之二分查找PK线性查找

算法作业13——《算法图解》读书笔记

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