夯实算法-10.二分查找

212 阅读2分钟

携手创作,共同成长!这是我参与「掘金日新计划 · 8 月更文挑战」的第18天,点击查看活动详情

题目:LeetCode

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

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

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。

解题思路

题目中给出信息:有序的整型数组,提示中又给出信息:数组中无重复元素。这两点信息其实已经简单化非常多了,说明用二分查找返回的元素是唯一的。

使用二分法查找目标元素,逻辑处理较为简单,前提是确定好边界条件。是while(left < right) 还是 while(left <= right) 亦或是 right = middle呢?

在二分法算法中,区间的定义一般有两种,左闭右闭即[left, right],或者是左闭右开即[left, right)

本题这里就用左闭右闭的区间,即:[left, right]。这种方式:目标target是处于[left, right],那么有两点是确认的:

  • while (left <= right) 区间左右临界值比较条件需要使用 <=
  • if (nums[middle] > target) 如果中间值是大于目标值,那么右边临界值 right 要赋值为 middle - 1,因为当前这个nums[middle]一定不等于target

这两点确认好后,逻辑处理就很清晰了。

代码实现

public int search(int[] nums, int target) {
    if (target < nums[0] || target > nums[nums.length - 1]) {
        return -1;   // 目标值比首元素小或者比末元素大,这两种情况都不符合
    }
    int left = 0, right = nums.length - 1;  // 确定区间首末元素下标
    while (left <= right) { 
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        if (nums[mid] == target)  // 中间元素正好是目标值,那就直接得到结果
            return mid;
        else if (nums[mid] < target)  
            left = mid + 1;      // 更新左边区间界限
        else if (nums[mid] > target)
            right = mid - 1;     // 更新右边区间界限
    }
    return -1;    // 都不满足的情况 返回 -1
}

二分法查找可以说是初学算法时必会知识点, 二分法是非常重要的基础算法。最主要就是确定好区间边界,定好了界限,再来分情况逐次获取中间值做相关对比。本题难度不大,甚至可以说较为简单!

运行结果

10.png

复杂度分析

  • 时间复杂度: O(n)O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

掘金(JUEJIN)  一起分享知识, Keep Learning!