二分查找(一)

时间:2021-01-25 01:11:12

1.概念

二分查找一般用于有序的序列,将序列一分为二,通过比较中间值与目标值,舍弃一半的区间,只在剩下的一半区间内继续查找,时间复杂度为O(logn)。

二分查找常用模板:

while(left<=right){                     //1
    int mid = left + (right-left)/2;    //2
    if(nums[mid]==target){  }
    else if (nums[mid]<target){    
        left = mid + 1;                //3
    }else{
        right = mid -1;                //4
    }


}

根据不同的题目,上述代码中的1,3,4处需要做不同修改,2处是为了防止溢出。

3,4处决定了区间的开闭情况。

2.题目

1)力扣二分查找(一)https://leetcode.cn/problems/sqrtx/解题思路:这道题需要找到一个整数a,是满足a^2<=x的最大整数。

所以可以直接在[0,x]的范围内应用二分查找。

又因为要用到x/mid来判断是否找到目标值,0不能做被除数,所以0另外考虑。

代码:

class Solution {
public:
    int mySqrt(int x) {
        if(x==0) return 0;
        int left = 1, right = x;
        while(left<=right){
            int mid = left + (right-left)/2;
            int t = x/mid;
            if(t==mid){
                return mid;
            }else if (t>mid){
                left = mid + 1;
            }else{
                right = mid - 1;
            }
        }
        return right;

    }
};

这道题也可以用牛顿迭代法来做,公式:二分查找(一)

 

2)力扣二分查找(一)https://leetcode.cn/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array/这题需要用二分查找,分别找到满足目标值区间的左边界和右边界。

找左边界的时候,需注意当中间值与目标值相等时,应该选择左边区间,因为要找的是左边界,肯定是在中间值左边(或者就是中间值)

找右边界的时候,需注意当中间值与目标值相等时,应该选择右边区间,因为要找的是右边界,肯定是在中间值右边(或者就是中间值)

至于区间的取法,左闭右开,左闭右闭都可以,只是上下文对坐标的处理会不同。

我的做法比较直观,找左边界的时候,区间取左闭右闭,最后是返回左指针。

找右边界的时候,区间也是取左闭右闭,最后是返回右指针。

相当于找左边最小的等于目标值的坐标,和右边最大的等于目标值的坐标。

如果做这类题目,觉得模板种的1,3,4很混乱,不知道该怎么取,那可以先直接写一版,case报错了,再依次调整1,3,4处。

代码:

class Solution {
public:
    vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
        if(nums.size()==0) return vector<int>({-1,-1});
        int left = findLeft(nums,target), right = findRight(nums,target);
        if(left>right) left=right=-1;
        return vector<int>({ left, right});
    }

    int findLeft(vector<int>& nums, int target){
        int left = 0, right = nums.size()-1, mid;
        while(left<=right){
            mid = left + (right-left)/2;
            if(nums[mid]<target){
                left = mid + 1;
            }else{
                right = mid - 1;
            }
        }        
        return left;
    }

    int findRight(vector<int>& nums, int target){
        int left = 0, right = nums.size()-1, mid;
        while(left<=right){
            mid = left + (right-left)/2;
            if(nums[mid]>target){
                right = mid -1;
            }else{
                left = mid + 1;
            }
        }        
        return right;
    }    
};