二分法我们还需要再练习练习

给定一个排序数组和一个目标值,分法在数组中找到目标值,需再并返回其索引。练习练习如果目标值不存在于数组中,分法返回它将会被按顺序插入的需再位置。

你可以假设数组中无重复元素。练习练习

示例 1:

输入: [1,分法3,5,6], 5 输出: 2

示例 2:

输入: [1,3,5,6], 2 输出: 1

示例 3:

输入: [1,3,5,6], 7 输出: 4

示例 4:

输入: [1,3,5,6], 0 输出: 0

思路

这道题目不难,但是需再为什么通过率相对来说并不高呢,我理解是练习练习大家对边界处理的判断有所失误导致的。

这道题目,分法要在数组中插入目标值,需再无非是练习练习这四种情况。

搜索插入位置3

目标值在数组所有元素之前 目标值等于数组中某一个元素 目标值插入数组中的分法位置 目标值在数组所有元素之后

这四种情况确认清楚了,就可以尝试解题了。需再

接下来我将从暴力的练习练习解法和二分法来讲解此题,也借此好好讲一讲二分查找法。

暴力解法

暴力解题 不一定时间消耗就非常高,关键看实现的方式,就像是二分查找时间消耗不一定就很低,是一样的。

C++代码

class Solution {  public:     int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {          for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {          // 分别处理如下三种情况         // 目标值在数组所有元素之前         // 目标值等于数组中某一个元素         // 目标值插入数组中的位置             if (nums[i] >= target) {  // 一旦发现大于或者等于target的源码下载num[i],那么i就是我们要的结果                 return i;             }         }         // 目标值在数组所有元素之后的情况         return nums.size(); // 如果target是最大的,或者 nums为空,则返回nums的长度     } };  时间复杂度:O(n) 空间复杂度:O(1)

效率如下:

搜索插入位置

二分法

既然暴力解法的时间复杂度是O(n),就要尝试一下使用二分查找法。

搜索插入位置4

大家注意这道题目的前提是数组是有序数组,这也是使用二分查找的基础条件。

以后大家只要看到面试题里给出的数组是有序数组,都可以想一想是否可以使用二分法。

同时题目还强调数组中无重复元素,因为一旦有重复元素,使用二分查找法返回的元素下表可能不是唯一的。

大体讲解一下二分法的思路,服务器租用这里来举一个例子,例如在这个数组中,使用二分法寻找元素为5的位置,并返回其下标。

搜索插入位置5

二分查找涉及的很多的边界条件,逻辑比较简单,就是写不好。

相信很多同学对二分查找法中边界条件处理不好。

例如到底是 while(left < right) 还是 while(left <= right),到底是right = middle呢,还是要right = middle - 1呢?

这里弄不清楚主要是因为对区间的定义没有想清楚,这就是不变量。

要在二分查找的过程中,保持不变量,这也就是循环不变量 (感兴趣的同学可以查一查)。

二分法第一种写法

以这道题目来举例,以下的代码中定义 target 是在一个在左闭右闭的服务器托管区间里,也就是[left, right] (这个很重要)。

这就决定了这个二分法的代码如何去写,大家看如下代码:

大家要仔细看注释,思考为什么要写while(left <= right), 为什么要写right = middle - 1。

class Solution {  public:     int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {          int n = nums.size();         int left = 0;         int right = n - 1; // 定义target在左闭右闭的区间里,[left, right]         while (left <= right) {  // 当left==right,区间[left, right]依然有效             int middle = left + ((right - left) / 2);// 防止溢出 等同于(left + right)/2             if (nums[middle] > target) {                  right = middle - 1; // target 在左区间,所以[left, middle - 1]             } else if (nums[middle] < target) {                  left = middle + 1; // target 在右区间,所以[middle + 1, right]             } else {  // nums[middle] == target                 return middle;             }         }         // 分别处理如下四种情况         // 目标值在数组所有元素之前  [0, -1]         // 目标值等于数组中某一个元素  return middle;         // 目标值插入数组中的位置 [left, right],return  right + 1         // 目标值在数组所有元素之后的情况 [left, right], return right + 1         return right + 1;     } };  时间复杂度:O(logn) 时间复杂度:O(1)

效率如下:

二分法第二种写法

如果说定义 target 是在一个在左闭右开的区间里,也就是[left, right) 。

那么二分法的边界处理方式则截然不同。

不变量是[left, right)的区间,如下代码可以看出是如何在循环中坚持不变量的。

大家要仔细看注释,思考为什么要写while (left < right), 为什么要写right = middle。

class Solution {  public:     int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {          int n = nums.size();         int left = 0;         int right = n; // 定义target在左闭右开的区间里,[left, right)  target         while (left < right) {  // 因为left == right的时候,在[left, right)是无效的空间             int middle = left + ((right - left) >> 1);             if (nums[middle] > target) {                  right = middle; // target 在左区间,在[left, middle)中             } else if (nums[middle] < target) {                  left = middle + 1; // target 在右区间,在 [middle+1, right)中             } else {  // nums[middle] == target                 return middle; // 数组中找到目标值的情况,直接返回下标             }         }         // 分别处理如下四种情况         // 目标值在数组所有元素之前 [0,0)         // 目标值等于数组中某一个元素 return middle         // 目标值插入数组中的位置 [left, right) ,return right 即可         // 目标值在数组所有元素之后的情况 [left, right),return right 即可         return right;     } };  时间复杂度:O(logn) 时间复杂度:O(1)

总结

希望通过这道题目,大家会发现平时写二分法,为什么总写不好,就是因为对区间定义不清楚。

确定要查找的区间到底是左闭右开[left, right),还是左闭又闭[left, right],这就是不变量。

然后在二分查找的循环中,坚持循环不变量的原则,很多细节问题,自然会知道如何处理了。

本文转载自微信公众号「代码随想录」,可以通过以下二维码关注。转载本文请联系代码随想录公众号。

IT科技
上一篇:数据中心还能做些什么来提高可持续性?
下一篇:超大规模数据中心内的数据链路层自动测试案例