【剑指Offer】二分法例题

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【剑指Offer】二分法例题。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、前言

链表是数据结构中重要的一个章节,他的重要性也不言而喻,在未来不管是笔试还是面试都会遇到这类的题目,所以接下来我就会把一些链表的常考的题目全部整理出来供大家学习指正。


二、刷题

<1>寻找峰值

题目链接

描述:

给定一个长度为n的数组nums,请你找到峰值并返回其索引。数组可能包含多个峰值,在这种情况下,返回任何一个所在位置即可。
1.峰值元素是指其值严格大于左右相邻值的元素。严格大于即不能有等于
2.假设 nums[-1] = nums[n] = −∞
3.对于所有有效的 i 都有 nums[i] != nums[i + 1]
4.你可以使用O(logN)的时间复杂度实现此问题吗?

数据范围:

1≤nums.length≤2×10^5
−2 ^31<=nums[i]<=2 ^31−1

如输入[2,4,1,2,7,8,4]时,会形成两个山峰,一个是索引为1,峰值为4的山峰,另一个是索引为5,峰值为8的山峰,如下图所示:
【剑指Offer】二分法例题

示例1

输入:[2,4,1,2,7,8,4]
返回值:1
说明:4和8都是峰值元素,返回4的索引1或者8的索引5都可以

示例2

输入:[1,2,3,1]
返回值:2
说明:3 是峰值元素,返回其索引 2

思路分析:
这里用到了二分查找的性质,因为数组两边都是无穷小,所以我们只要往高处找就一定能找到波峰。那么我们就可以找一个元素,把数组分成两个区间,每次就走高的一边,最后就能锁定出一个波峰。
【剑指Offer】二分法例题

int findPeakElement(int* nums, int numsLen ) {
    // write code here
    int left = 0, right = numsLen - 1;
    while(left < right)
    {
        int mid = (left + right) / 2;
        //右边是往下,不一定有坡峰
        if(nums[mid] > nums[mid + 1])
        {
            right = mid;
        }  
        //右边是往上,一定能找到波峰
        else
        {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return left;
}

<2>二维数组中的查找

题目链接
描述:

在一个二维数组array中(每个一维数组的长度相同),每一行都按照从左到右递增的顺序排序,每一列都按照从上到下递增的顺序排序。请完成一个函数,输入这样的一个二维数组和一个整数,判断数组中是否含有该整数。
[
[1,2,8,9],
[2,4,9,12],
[4,7,10,13],
[6,8,11,15]
]
给定 target = 7,返回 true。
给定 target = 3,返回 false。

数据范围:矩阵的长宽满足 0≤n,m≤500,矩阵中的值满足0≤val≤10^9
进阶:空间复杂度 O(1)O(1) ,时间复杂度 O(n+m)O(n+m)

示例1

输入:7,[[1,2,8,9],[2,4,9,12],[4,7,10,13],[6,8,11,15]]
返回值:true
说明:存在7,返回true

示例2:

输入:1,[[2]]
返回值:false

示例3

输入:3,[[1,2,8,9],[2,4,9,12],[4,7,10,13],[6,8,11,15]]
返回值:false
说明:不存在3,返回false

① 线性搜索

最简单的方法就是暴力遍历,没有用到二维数组的递增性质。
通过规律发现左下角所在元素的所在行最小,所在列最大,那么如果target小于所在元素,就让行--,否则就让列++
【剑指Offer】二分法例题

bool Find(int target, int** array, int arrayRowLen, int* arrayColLen ) {
    // write code here
    int row = arrayRowLen - 1, col = 0;
    while(row <= arrayRowLen - 1 && row >= 0 && col <= *arrayColLen - 1 && col >= 0)
    {
        if(array[row][col] == target)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            if(array[row][col] < target)
            {
                col++;
            }
            else
            {
                row--;
            }
        }
    }
    return false;
}

② 逐行二分

因为每一行都是有序递增的,所以每一行都能用二分
【剑指Offer】二分法例题

bool binary_search(int* arr, int k, int target)
{
    int left = 0, right = k - 1;
    while (left <= right)
    {
        int mid = (right + left) / 2;
        if (arr[mid] == target)
        {
            return true;
        }
        else if (arr[mid] > target)
        {
            right = mid - 1;
        }
        else
        {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return false;
}



bool Find(int target, int** array, int arrayRowLen, int* arrayColLen) {
    // write code here
    for (int i = 0; i < arrayRowLen; i++)
    {
        if (binary_search(array[i], *arrayColLen, target))
        {
            return true;
        }
    }
   /*while (arrayRowLen--)
    {
        if (binary_search(*array, *arrayColLen, target))
        {
            return true;
        }
        array++;
    }*/
    return false;
}

<3>旋转数组的最小数字

题目链接

描述:

有一个长度为 n 的非降序数组,比如[1,2,3,4,5],将它进行旋转,即把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,变成一个旋转数组,比如变成了[3,4,5,1,2],或者[4,5,1,2,3]这样的。请问,给定这样一个旋转数组,求数组中的最小值。

数据范围:1≤n≤10000,数组中任意元素的值:0≤val≤10000
要求:空间复杂度:O(1)O(1) ,时间复杂度:O(logn)O(logn)

示例1:

输入:[3,4,5,1,2]
返回值:1

示例2:

输入:[3,100,200,3]
返回值:3

思路分析:
这道题其实是二分法的变形,旋转点左边的元素都单调递增且都大于旋转点右边单调递增的元素。
我们的目的是找到旋转点也就是最小的元素,我们可以定义左left、右right指针让他们相遇在旋转点:
arr[mid] > arr[right]
说明mid一定在左递增区间,为了使left移动到旋转点就需要缩小区间,left = mid + 1
arr[mid] < arr[right]
说明mid一定在右递增区间,为了使right移动到旋转点就需要缩小区间,right = mid
但是也有相同元素的情况,例如:{1,0,1,1,1}
这样就无法判断mid在哪个区间了。
那么就让right--,这里不能让left++,因为我们是跟最右边的元素比较,旋转点一定在mid左边。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-411818.html

int minNumberInRotateArray(int* arr, int sz ) {
    // write code here
    if(sz == 0)
    {
        return 0;
    }
    int left = 0, right = sz - 1;
    while(left < right)
    {
        int mid = (left + right) / 2;
        if(arr[mid] > arr[right])
        {
            left = mid + 1;
        }
        else if(arr[mid] < arr[right])
        {
            right = mid;
        }
        else
        {
            right--;
        }
    }
    return arr[left];
}

到了这里,关于【剑指Offer】二分法例题的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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