0
点赞
收藏
分享

微信扫一扫

JS:二分搜索(1)——查找目标值

扒皮狼 2022-02-15 阅读 51

二分搜索结束后,数组的题目或者技巧就差不多入门了。
在这里插入图片描述

阅读 算法小抄

按照网站的做题路线。二分查找思想就是左右指针,

而我的烦恼一直是,二分插入排序时,left还是right才是要插入的地方。

防止溢出:int mid = left + (right - left) / 2;
对于JavaScript,得到mid带有小数

二、寻找左侧边界的二分搜索

在这里插入图片描述

int left_bound(int[] nums, int target) {
    if (nums.length == 0) return -1;
    int left = 0;
    int right = nums.length; // 注意
    
    while (left < right) { // 注意
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (nums[mid] == target) {
            right = mid;
        } else if (nums[mid] < target) {
            left = mid + 1;
        } else if (nums[mid] > target) {
            right = mid; // 注意
        }
    }
    return left;

理解一下这个「左侧边界」有什么特殊含义:
函数的返回值(即 left 变量的值)取值区间是闭区间 [0, nums.length],最后退出while的条件是left==right,而left的位置一定是大于等于target的,左边一定小于target。
在这里插入图片描述

为什么 left = mid + 1,right = mid ?
当 nums[mid] 被检测之后,下一步的搜索区间应该去掉 mid 分割成两个区间,即 [left, mid) 或 [mid + 1, right)
为什么该算法能够搜索左侧边界?
找到 target 时不要立即返回,而是缩小「搜索区间」的上界 right,在区间 [left, mid) 中继续搜索,即不断向左收缩,达到锁定左侧边界的目的。

现在希望把while的条件改成<= ? while 的终止条件应该是 left == right + 1
与上面代码比较,为什么right = mid - 1; 因为 mid 已经搜索过,应该从搜索区间中去除。而上面是左闭右开,mid - 1 并没有搜索过。

int left_bound(int[] nums, int target) {
    int left = 0, right = nums.length - 1;
    // 搜索区间为 [left, right]
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (nums[mid] < target) {
            // 搜索区间变为 [mid+1, right]
            left = mid + 1;
        } else if (nums[mid] > target) {
            // 搜索区间变为 [left, mid-1]
            right = mid - 1;
        } else if (nums[mid] == target) {
            // 收缩右侧边界
            right = mid - 1;
        }
    }
    // 检查出界情况
    if (left >= nums.length || nums[left] != target) {
        return -1;
    }
    return left;
}

三、寻找右侧边界的二分查找

也会提供两种写法

int right_bound(int[] nums, int target) {
    if (nums.length == 0) return -1;
    int left = 0, right = nums.length;
    
    while (left < right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (nums[mid] == target) {
            left = mid + 1; // 注意
        } else if (nums[mid] < target) {
            left = mid + 1;
        } else if (nums[mid] > target) {
            right = mid;
        }
    }
    return left - 1; // 注意
}

为什么最后返回 left - 1 而不像左侧边界的函数,返回 left?
终止条件是 left == right,对 left 的更新必须是 left = mid + 1,就是说 while 循环结束时,nums[left] 一定不等于 target 了

现在希望把while的条件改成<= ?
当 target 比所有元素都小时,right 会被减到 -1

int right_bound(int[] nums, int target) {
    int left = 0, right = nums.length - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (nums[mid] < target) {
            left = mid + 1;
        } else if (nums[mid] > target) {
            right = mid - 1;
        } else if (nums[mid] == target) {
            // 这里改成收缩左侧边界即可
            left = mid + 1;
        }
    }
    // 这里改为检查 right 越界的情况,见下图
    if (right < 0 || nums[right] != target) {
        return -1;
    }
    return right;
}

二分搜索的细节问题需要我们用实例来理解。不用要求太过细枝末节,明白为什么是这样写就行。
算法分析完,也就等于做完下面两题。

704. 二分查找(简单)

在这里插入图片描述

34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置(中等)

在这里插入图片描述

/**
 * @param {number[]} nums
 * @param {number} target
 * @return {number[]}
 */
var searchRange = function(nums, target) {
    // 寻找左侧边界的二分搜索
    let left = 0, right=nums.length-1
    while (left<=right) { // 结束时left=right+1
        let mid = Math.floor((right-left)/2) + left
        const data = nums[mid]
        if(data == target){
            right = mid - 1
        }else if(data > target){
            right = mid - 1
        }else {
            left = mid + 1
        }
    }
    if (left==nums.length || nums[left]!=target) return [-1,-1];
    const first = left;
    
    // 寻找右侧边界的二分查找
    left = 0, right=nums.length-1
    while (left<=right) { // 结束时left=right+1
        let mid = Math.floor((right-left)/2) + left
        const data = nums[mid]
        if(data == target){
            left = mid + 1
        }else if(data > target){
            right = mid - 1
        }else {
            left = mid + 1
        }
    }
    return [first,right]
};

在这里插入图片描述

举报

相关推荐

0 条评论