旋转数组的最小数字

题目:

把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。 输入一个非递减排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。 例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。 NOTE:给出的所有元素都大于0,若数组大小为0,请返回0。

解题思路:

我们注意到旋转之后的数组实际上可以划分为两个排序的字数组,而且前面的字数组的元素大于或者等于后面字数组的元素。我们还注意到最小的元素刚好是这两个字数组的分界线。在排序的数组中可以用二分查找实现O(logn)的查找。本题给出的数组在一定程度上是排序的,因此我们可以试着用二分查找法的思路来寻找这个最小的元素。

  • 把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。 输入一个非递减排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。 例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。 NOTE:给出的所有元素都大于0,若数组大小为0,请返回0。
  • 接着我们可以找到数组中间的元素。如果中间元素位于前面的递增子数组,那么它应该大于或者等于第一个指针指向的元素。此时最小元素应该位于该中间元素之后,然后我们把第一个指针指向该中间元素,移动之后第一个指针仍然位于前面的递增子数组中。
  • 同样,如果中间元素位于后面的递增子数组,那么它应该小于或者等于第二个指针指向的元素。此时最小元素应该位于该中间元素之前,然后我们把第二个指针指向该中间元素,移动之后第二个指针仍然位于后面的递增子数组中。
  • 第一个指针总是指向前面递增数组的元素,第二个指针总是指向后面递增数组的元素。最终它们会指向两个相邻的元素,而第二个指针指向的刚好是最小的元素,这就是循环结束的条件。

示意图如下:


算法6-1.jpg

特殊情况:

如果把排序数组的0个元素搬到最后面,这仍然是旋转数组,我们的代码需要支持这种情况。如果发现数组中的一个数字小于最后一个数字,就可以直接返回第一个数字了。
下面这种情况,即第一个指针指向的数字、第二个指针指向的数字和中间的数字三者相等,我们无法判断中间的数字1是数以前面的递增子数组还是后面的递增子数组。正样的话,我们只能进行顺序查找。

算法6-2.jpg

实战:

class Solution:
    def minNumberInRotateArray(self, rotateArray):
        # write code here
        if len(rotateArray) == 0:
            return 0
        left = 0
        right = len(rotateArray) - 1
        mid = 0
        while rotateArray[left] >= rotateArray[right]:
            if right - left == 1:
                mid = right
                break
            mid = left + (right - left) // 2
            if rotateArray[left] == rotateArray[mid] and rotateArray[mid] == rotateArray[right]:
                return self.minInorder(rotateArray, left, right)
            if rotateArray[mid] >= rotateArray[left]:
                left = mid
            else:
                right = mid
        return rotateArray[mid]
    
    def minInorder(self, array, left, right):
        result = array[left]
        for i in range(left+1, right+1):
            if array[i] < result:
                result = array[i]
        return result
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