• 【Leetcode刷题】二分查找


    二分查找

    1. 二分法的思想十分容易理解,但是二分法边界处理问题大多数人都是记忆模板,忘记模板后处理边界就一团乱
    2. 下面主要介绍二分法的左闭右闭,左闭右开区间的两种写法

    1. Leetcode链接

    Leetcode链接:704. 二分查找
    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1:

    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
    
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    示例2:

    输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
    输出: -1
    解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1
    
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    提示:

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

    2. 解析

    二分查找的前提条件:

    • 数组为有序数组
    • 数组中无重复元素

    由于二分查找,数组区间是不断迭代的,所以确定查找范围很重要,主要就是左右区间的开和闭的问题,开闭不一样,迭代的条件就不一样,主要有以下两种区间:

    • 左闭右闭[left,right]
    • 左闭右开[left,right)

    二分查找的思想:
    其实二分法的思想很简单的

    • 首先选择数组中间元素与目标元素进行比较
    • 相等,直接返回下标
    • 不相等
      • 如果中间元素大于目标元素,则中间元素向右所有元素都大于目标元素,全部排除。
      • 如果中间元素小于目标元素,则中间元素向左所有元素都小于目标元素,全部排除。

    二分法就是按照这种方式实现快速排除查找的。

    3. 第一种写法(左闭右闭)

    二分法最重要的两个点:

    • while循环中leftright的关系,是left<=right还是left?
    • 迭代过程中mid(中间元素下标)和right的关系,是right=mid-1还是right = mid?

    第一种写法:我们每次查找的区间都是在[left,right](左闭右闭区间),根据区间的定义,就可以决定后续的代码如何控制条件。

    因为target定义在 [left, right] 区间,所以有如下两点:

    • 循环条件要使用while(left <= right),因为当left == right这种情况发生的时候,得到的结果是有意义的。
    • if (nums[mid] > target)right 要赋值为 mid- 1,因为当前这个nums[mid]一定不是target,那么接下来要查找的范围是[left, mid- 1]

    在这里插入图片描述

    代码实现:

    class Solution {
    public:
        int search(vector<int>& nums, int target) {
            int left = 0;
            int right = nums.size() - 1;// 记录数组最后一个元素下标
            while(left <= right)// 当left==right,区间[left, right]依然有效,所以用 <=
            {
                int mid = (left + right) / 2;//取中间元素下标
    
                if(nums[mid] > target)
                {
                	// target 在左区间,所以下一个查找范围[left, mid- 1]
                    right = mid-1;
                }
                else if(nums[mid] < target)
                {
               	 	// target 在右区间,所以下一个查找范围[mid+ 1, right]
                    left = mid+ 1;
                }
                else
                {
                	//既不在左边,也不在右边,那就是找到答案了
                    return mid;
                }
            }
            //没有找到目标值
            return -1;
        }
    };
    
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    4. 第二种写法(左闭右开)

    第二种写法:我们每次查找的区间在[left,right),若target定义在这种区间中, 那么二分法的边界处理方式则截然不同,有以下两点:

    • 循环条件要使用while (left < right),因为left == right在区间[left, right)是没有意义的
    • if (nums[mid] > target)right 更新为 mid,因为当前的 nums[mid] 是大于 target 的,不符合条件,不能取到 mid,并且区间的定义是 [left, right),刚好区间上的定义就取不到 right, 所以 right 赋值为 mid。

    在这里插入图片描述

    代码实现:

    class Solution {
    public:
        int search(vector<int>& nums, int target) {
            int left = 0;
            int right = nums.size();
    
            while(left < right)
            {
                int mid = (left + right) / 2;
    
                if(nums[mid] > target)
                {
                    right = mid;
                }
                else if(nums[mid] < target)
                {
                    left = mid + 1;
                }
                else
                {
                    return mid;
                }
            }
            return -1;
        }
    };
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/m0_58124165/article/details/126576335