搜索旋转排序数组

33. 搜索旋转排序数组 – 力扣(LeetCode)

整数数组 nums 按升序排列,数组中的值 互不相同 。

在传递给函数之前,nums 在预先未知的某个下标 k0 <= k < nums.length)上进行了 向左旋转,使数组变为 [nums[k], nums[k+1], ..., nums[n-1], nums[0], nums[1], ..., nums[k-1]](下标 从 0 开始 计数)。例如, [0,1,2,4,5,6,7] 下标 3 上向左旋转后可能变为 [4,5,6,7,0,1,2] 。

给你 旋转后 的数组 nums 和一个整数 target ,如果 nums 中存在这个目标值 target ,则返回它的下标,否则返回 -1 。

你必须设计一个时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。

示例 1:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0
输出:4

示例 2:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3
输出:-1

示例 3:

输入:nums = [1], target = 0
输出:-1

提示:

  • 1 <= nums.length <= 5000
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums 中的每个值都 独一无二
  • 题目数据保证 nums 在预先未知的某个下标上进行了旋转
  • -104 <= target <= 104

在做这个题之前,我们首先来学习一下二分

二分查找
当我们要从一个序列中查找一个元素的时候,最快想到的方法就是暴力查找法(即:从前到后依次查找)。但这种方法过于无脑,适用于元素较少的时候,一旦元素个数多起来,效率是非常低下,所以在实际中这种查找的方法是被摒弃的。

这里就不得不介绍一种简单且效率较高的查找方法了:二分查找法,又称折半查找法。但该方法是建立在有序的前提下的。

二分查找法的前提条件是:查找的序列必须是有序的。即该序列中的所有元素都是按照升序或者降序排列好的,元素与元素只间的差值虽然是随机的,但始终是在递增或递减。

int check(int num[],int size,int t){
    int left=0,right=size-1;		  // 定义了t在左闭右闭的区间内,[left, right]
    while(left<=right){				  //当left==right时,区间[left, right]仍然有效
        int mid=left+((right-left)/2);//等同于(left+right)/2,防止溢出
        if(num[mid]>t){
            right=mid-1;	  		 //t在左区间,所以答案在[left, mid-1]
        }else if(num[mid]<t){
            left=mid+1;		        //t在右区间,所以答案在[mid+1,right]
        }else{			  	     	//num[mid]==t,找到答案
            return mid;
        }
    }
    return -1;			        	//没有找到目标值
}

简单的学习了一下二分我们来看接下来这道题:

对于有序数组,可以使用二分查找的方法查找元素。

但是这道题中,数组本身不是有序的,进行旋转后只保证了数组的局部是有序的,这还能进行二分查找吗?答案是可以的。

可以发现的是,我们将数组从中间分开成左右两部分的时候,一定有一部分的数组是有序的。拿示例来看,我们从 6 这个位置分开以后数组变成了 [4, 5, 6] 和 [7, 0, 1, 2] 两个部分,其中左边 [4, 5, 6] 这个部分的数组是有序的,其他也是如此。

这启示我们可以在常规二分查找的时候查看当前 mid 为分割位置分割出来的两个部分 [l, mid] 和 [mid + 1, r] 哪个部分是有序的,并根据有序的那个部分确定我们该如何改变二分查找的上下界,因为我们能够根据有序的那部分判断出 target 在不在这个部分:

如果 [l, mid – 1] 是有序数组,且 target 的大小满足 [nums[l],nums[mid]),则我们应该将搜索范围缩小至 [l, mid – 1],否则在 [mid + 1, r] 中寻找。
如果 [mid, r] 是有序数组,且 target 的大小满足 [nums[mid+1],nums[r]],则我们应该将搜索范围缩小至 [mid + 1, r],否则在 [l, mid – 1] 中寻找。

参考答案如下:

class Solution {
public:
    int search(vector<int>& nums, int target) {
        //二分查找
        int  l=0,r=nums.size()-1;
        if(r==0)return nums[0]==target?0:-1;
        while(l<=r){
            int mid=(l+r)/2;
           if(target==nums[mid])return mid;
            //判断升降序
           if(l<=mid&&nums[l]<=nums[mid]){
                //左半部分有序
                if(target>=nums[l]&&target<nums[mid]){
                    r=mid-1;
                }else{
                    l=mid+1;
                }
           }else{
                //右半部分有序
                if(target>nums[mid]&&target<=nums[r]){
                    l=mid+1;
                }else{
                    r=mid-1;
                }
           }
        }
        return -1;
    }
};

今天的更新就到这里,如有错误欢迎指出,谢谢大家

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