⏳ LeetCode — 经典算法题之二分查找三回合

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@TOC

一、LeetCode 704. 经典题目二分查找

1.1 二分查找题目

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

1.2 二分查找题解

给定一个升序排列的数组，从其中查找指定的数字，返回其再数组中的下标，该题为经典题，解答如下

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 4, 6, 10, 20, 45, 90, 123};
        int index = search(nums, 20);
        System.out.println(num + "在数组中存在的下标为：" + index);
    }

	/**
     * 二分查找，查找指定数字在数组中的下标
     * @param nums      数组
     * @param target    目标值
     * @return  返回目标值在数组中的索引值
     */
    public static int search(int[] nums, int target) {
        //定义左右边界
        int low = 0, high = nums.length - 1;
        //循环遍历进行查找指定下标
        while (low <= high) {
            //查找中间值
            int mid = (high - low) / 2 + low;
            //获取中间下标在数组中对应的数字
            int num = nums[mid];
            //找到就返回
            if (num == target) {
                return mid;
            } else if (num > target) {
                //如果中间的值大于要查找的值那么就往左偏移
                high = mid - 1;
            } else {
                //如果中间的值大于要查找的值那么就往右偏移
                low = mid + 1;
            }
        }
        //未找到返回-1
        return -1;
    }

1.3 执行效率

二、LeetCode 278.第一个错误的版本

2.1 第一个错误的版本题目

你是产品经理，目前正在带领一个团队开发新的产品。不幸的是，你的产品的最新版本没有通过质量检测。由于每个版本都是基于之前的版本开发的，所以错误的版本之后的所有版本都是错的。

假设你有 n 个版本 [1, 2, …, n]，你想找出导致之后所有版本出错的第一个错误的版本。

你可以通过调用 bool isBadVersion(version) 接口来判断版本号 version 是否在单元测试中出错。实现一个函数来查找第一个错误的版本。你应该尽量减少对调用 API 的次数。

示例 1：

输入：n = 5, bad = 4
输出：4
解释：
调用 isBadVersion(3) -> false
调用 isBadVersion(5) -> true
调用 isBadVersion(4) -> true
所以，4 是第一个错误的版本。

利用二分查找完成

2.2 题解

public int firstBadVersion(int n) {
        int left = 1, right = n;
    	// 循环直至区间左右端点相同
        while (left < right) { 
            // 防止计算时溢出
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if (isBadVersion(mid)) {
                 // 答案在区间 [left, mid] 中
                right = mid;
            } else {
                // 答案在区间 [mid+1, right] 中
                left = mid + 1;  
            }
        }
        // 此时有 left == right，区间缩为一个点，即为答案
        return left;
    }

2.3 执行效率

三、LeetCode 35.搜索插入位置

3.1 搜索插入位置题目

给定一个排序数组和一个目标值，在数组中找到目标值，并返回其索引。如果目标值不存在于数组中，返回它将会被按顺序插入的位置。

请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。

示例 1:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 5
输出: 2

3.2 位移运算符

java中有三种移位运算符

<< : 左移运算符，num << 1,相当于num乘以2

>> : 右移运算符，num >> 1,相当于num除以2

>>> : 无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐

3.3 题解

	public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1, 4, 6, 10, 20, 45, 90, 123};
        int index = searchInsert(nums, 2);
        System.out.println("应该插入的下标为："+index);
    }
	
	/**
     * 搜索插入的位置
     * @param nums
     * @param target
     * @return 返回下标
     */
    public int searchInsert(int[] nums, int target) {
        //得到数组的长度
        int n = nums.length;
        //计算左右两边位置和中间位
        int left = 0, right = n - 1, ans = n;
        //循环遍历查询
        while (left <= right) {
            //计算中间位置
            int mid = ((right - left) >> 1) + left;
            //目标值小于中间数字
            if (target <= nums[mid]) {
                //更新中间值
                ans = mid;
                //左移一位
                right = mid - 1;
            } else {
                //反之右移一位
                left = mid + 1;
            }
        }
        //返回下标所在处
        return ans;
    }

3.4 执行效率

⛲小结

以上就是【Bug 终结者】对二分查找算法题简单的理解，小编认为，算法必须得了解，掌握数据结构与算法，你将会对程序有更好的理解，会进一步提升自己的技术栈，进而丰富自己，让自越来越热爱编程，这只是一个简单的入门，后面博主会开启【LeetCode算法专栏】，希望这篇文章对你有所帮助~

如果这篇【文章】有帮助到你，希望可以给【Bug 终结者】点个赞👍，创作不易，如果有对【后端技术】、【前端领域】感兴趣的小可爱，也欢迎关注❤️❤️❤️ 【Bug 终结者】❤️❤️❤️，我将会给你带来巨大的【收获与惊喜】💝💝💝！