对于二分查找,我们经常头疼于它的边界值问题,是要【左闭右开】(即[left, right) )进行搜索?还是【左闭右闭】(即[left,right] )进行搜索?对于【左闭右开】的写法,在左右收敛时我们时常要考虑向左半段搜索时mid是否要-1后再赋给right,或向右半段搜索时mid是否要+1后再赋值给left的问题,想着想着开始怀疑人生。。。
相对于【左闭右开】,【左闭右闭】的写法就比较统一,不过往左还是右,mid都需要做一次+1或-1的操作,比较方便记忆,当然如果你写熟了并且理解了两种写法,right的开闭完全取决你的心情。。这里提供一个标准的【左闭右闭】的二分查找模板,认准了这个模板,后面我们均按这个模板来作答。
/**
* 标准二分的模板
*
* @param nums
* @param target
* @return
*/
private int search_template(int[] nums, int target) {
// 左闭右闭
int left = 0, right = nums.length - 1;
// 终止条件为left=right+1
while (left <= right) {
// 如果写成(left+right)>>1,可能溢出
int mid = left + ((right - left) >> 1);
if (nums[mid] == target) {
return mid;
} else if (nums[mid] < target) {
left = mid + 1;
} else if (nums[mid] > target) {
right = mid - 1;
}
}
return -1;
}
如果模板上面的模板看明白了,那么这道题就不难解答,我们分别定义一个寻找左边界的方法leftBound和一个寻找右边界的方法rightBound:
相对于二分查找模板,这里多了三步(比如说寻找左边界的方法):
1、在发现找到一个target对象时,不返回,而是继续让right=mid-1,也就是向左边收敛,找左边界;
2、后面有两个返回-1的条件,我们一起来看一下:
- left ≥ nums.length :这一步考虑的是如果出现当前数组中所有的元素都小于target元素,那么在跳出循环前会最后一次进入nums[mid] < target的分支,而最后一次left=mid+1后,left会越界,因此我们要考虑left越界的情况;
- nums[left] ≠ target:这一步考虑的是,如果数组中不存在target的情况,那么此时left指向的元素便不是我们要的左边界;
3、最后返回left,即为要寻找的左边界。
右边界同理,不再赘述。
public class Solution {
public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
return new int[]{leftBound(nums, target), rightBound(nums, target)};
}
private int leftBound(int[] nums, int target) {
int left = 0, right = nums.length - 1;
while (left <= right) {
int mid = left + ((right - left) >> 1);
if (nums[mid] < target) {
left = mid + 1;
} else if (nums[mid] > target) {
right = mid - 1;
} else if (nums[mid] == target) {
// 继续向左边收敛
right = mid - 1;
}
}
// 检查是否越界,或者不存在
if (left >= nums.length || nums[left] != target) {
return -1;
}
return left;
}
private int rightBound(int[] nums, int target) {
int left = 0, right = nums.length - 1;
while (left <= right) {
int mid = left + ((right - left) >> 1);
if (nums[mid] < target) {
left = mid + 1;
} else if (nums[mid] > target) {
right = mid - 1;
} else if (nums[mid] == target) {
// 继续向右边收敛
left = mid + 1;
}
}
// 检查是否越界,或者不存在
if (right < 0 || nums[right] != target) {
return -1;
}
return right;
}
}