二分法搜索与查找

二分查找专题

1. Binary Search

Binary Search.png

2.Search for a Range
参考程序

public class Solution {
    public int[] searchRange(int[] A, int target) {
        if (A.length == 0) {
            return new int[]{-1, -1};
        }
        
        int start, end, mid;
        int[] bound = new int[2]; 
        
        // search for left bound
        start = 0; 
        end = A.length - 1;
        while (start + 1 < end) {
            mid = start + (end - start) / 2;
            if (A[mid] == target) {
                end = mid;
            } else if (A[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (A[start] == target) {
            bound[0] = start;
        } else if (A[end] == target) {
            bound[0] = end;
        } else {
            bound[0] = bound[1] = -1;
            return bound;
        }
        
        // search for right bound
        start = 0;
        end = A.length - 1;
        while (start + 1 < end) {
            mid = start + (end - start) / 2;
            if (A[mid] == target) {
                start = mid;
            } else if (A[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (A[end] == target) {
            bound[1] = end;
        } else if (A[start] == target) {
            bound[1] = start;
        } else {
            bound[0] = bound[1] = -1;
            return bound;
        }
        
        return bound;
    }
}

3.Search Insert Position
参考程序

// version 1: find the first position >= target
public class Solution {
    public int searchInsert(int[] A, int target) {
        if (A == null || A.length == 0) {
            return 0;
        }
        int start = 0, end = A.length - 1;
        
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if (A[mid] == target) {
                return mid;
            } else if (A[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        
        if (A[start] >= target) {
            return start;
        } else if (A[end] >= target) {
            return end;
        } else {
            return end + 1;
        }
    }
}

// version 2: find the last position < target, return +1, 要特判一下target小于所有数组里面的元素

public class Solution {
    public int searchInsert(int[] A, int target) {
        if (A == null || A.length == 0) {
            return 0;
        }
        int start = 0;
        int end = A.length - 1;
        int mid;
        
        if (target < A[0]) {
            return 0;
        }
        // find the last number less than target
        while (start + 1 < end) {
            mid = start + (end - start) / 2;
            if (A[mid] == target) {
                return mid;
            } else if (A[mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        
        if (A[end] == target) {
            return end;
        }
        if (A[end] < target) {
            return end + 1;
        }
        if (A[start] == target) {
            return start;
        }
        return start + 1;
    }
}

4.Search a 2D Matrix
特征:下一行的数都比该行数大,右边的数比左边的数大
参考程序

// Binary Search Twice 先按照列,用二分法找到在哪一行,然后再用二分法在该行中找到该数
public class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        if (matrix == null || matrix.length == 0) {
            return false;
        }
        if (matrix[0] == null || matrix[0].length == 0) {
            return false;
        }
        
        int row = matrix.length;
        int column = matrix[0].length;
        
        // find the row index, the last number <= target 
        int start = 0, end = row - 1;
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if (matrix[mid][0] == target) {
                return true;
            } else if (matrix[mid][0] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (matrix[end][0] <= target) {
            row = end;
        } else if (matrix[start][0] <= target) {
            row = start;
        } else {
            return false;
        }
        
        // find the column index, the number equal to target
        start = 0;
        end = column - 1;
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            if (matrix[row][mid] == target) {
                return true;
            } else if (matrix[row][mid] < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        if (matrix[row][start] == target) {
            return true;
        } else if (matrix[row][end] == target) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

// Binary Search Once
public class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        if (matrix == null || matrix.length == 0) {
            return false;
        }
        if (matrix[0] == null || matrix[0].length == 0) {
            return false;
        }
        
        int row = matrix.length, column = matrix[0].length;
        int start = 0, end = row * column - 1;
        
        while (start + 1 < end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;
            int number = matrix[mid / column][mid % column];
            if (number == target) {
                return true;
            } else if (number < target) {
                start = mid;
            } else {
                end = mid;
            }
        }
        
        if (matrix[start / column][start % column] == target) {
            return true;
        } else if (matrix[end / column][end % column] == target) {
            return true;
        }
        
        return false;
    }
}

5.Search a 2D Matrix II
特征:下一行的数都不一定比该行数大,右边的数比左边的数大

Search a 2D Matrix II.png

第二种方法,从左下角或者右上角开始查找,比如左下角的118比他所在的列都大,比他所在的行都小,比如找120的个数,120大于118,那118所在的列可以删除了,列数加1,126大于120,那126所在的行可以删除了,行数减1,123大于120,行数再减1,以此类推,当找到120时,行数减一,列数加1.
参考程序
Search a 2D Matrix II 2.png

6.First Bad Version
参考程序
7.Find Peak Element
参考程序

class Solution {
    /**
     * @param A: An integers array.
     * @return: return any of peek positions.
     */
    public int findPeak(int[] A) {
        // write your code here
        int start = 1, end = A.length-2; // 1.答案在之间,2.不会出界 
        while(start + 1 <  end) {
            int mid = (start + end) / 2;
            if(A[mid] < A[mid - 1]) {//mid的左边是下降的,那么峰值肯定在它的左边
                end = mid;
            } else if(A[mid] < A[mid + 1]) {//mid的右边是上升的,那么峰值肯定在它的右边
                start = mid;
            } else {//mid的左边上升,右边下降,那它很可能是峰值了
                end = mid;
            }
        }
        if(A[start] < A[end]) {
            return end;
        } else { 
            return start;
        }
    }
}

8.Search in Rotated Sorted Array
参考程序

Rotated.png

9.Find Minimum in Rotated Sorted Array
参考程序
参考程序2
10.Remove Duplicates from Sorted Array
11.Remove Duplicates from Sorted Array II
12.Median of Two Sorted Arrays

kth number.png
public class Solution {
    public double findMedianSortedArrays(int A[], int B[]) {
        int len = A.length + B.length;
        if (len % 2 == 1) {
            return findKth(A, 0, B, 0, len / 2 + 1);
        }
        return (
            findKth(A, 0, B, 0, len / 2) + findKth(A, 0, B, 0, len / 2 + 1)
        ) / 2.0;
    }

    // find kth number of two sorted array
    public static int findKth(int[] A, int A_start,
                              int[] B, int B_start,
                              int k){   
                //若A数组中的数都删除完了,那直接在B数组中找第K大的数。
                //递归终止一般取可变参数的极端条件。 
        if (A_start >= A.length) {
            return B[B_start + k - 1];
        }
        if (B_start >= B.length) {
            return A[A_start + k - 1];
        }
                
        if (k == 1) {
            return Math.min(A[A_start], B[B_start]);
        }
        
        int A_key = A_start + k / 2 - 1 < A.length
                    ? A[A_start + k / 2 - 1]
                    : Integer.MAX_VALUE;
        int B_key = B_start + k / 2 - 1 < B.length
                    ? B[B_start + k / 2 - 1]
                    : Integer.MAX_VALUE; 
        //基本原理是把A.B合并成为一个顺序的C数组,删除2/k个数,当A_key < B_key,说明此时A的前K/2个数已经全部放进了C数组中,而B中的第K/2个数还没有放进去,C中还不到K个数,那此时C中的数肯定不满足第K大,A中的前K/2个数可以都删除,所以A的A_start 右移动K/2个位置,此时需要找第 k - k / 2大小的数了。
        if (A_key < B_key) {
            return findKth(A, A_start + k / 2, B, B_start, k - k / 2);
        } else {
            return findKth(A, A_start, B, B_start + k / 2, k - k / 2);
        }
    }
}

13.三步反转法解决以下问题

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,039评论 6 498
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,223评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,916评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,009评论 1 291
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,030评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,011评论 1 295
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,934评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,754评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,202评论 1 309
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,433评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,590评论 1 346
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,321评论 5 342
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,917评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,568评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,738评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,583评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,482评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容