algorithm-base/animation-simulation/二分查找及其变种/leetcode33不完全有序查找目标元素(不包含重复值).md
2023-05-07 11:18:42 +08:00

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不完全有序

查找目标元素(不含重复元素)

之前我们说二分查找需要在完全有序的数组里使用,那么不完全有序时可以用吗?

例:

上面的新数组虽然不是完全有序,但是也可以看成是由一个完全有序的数组翻折得到的。或者可以理解成两个有序数组,且第二个数组的最大值小于第一的最小值,我们将其拼接,拼接成了一个不完全有序的数组,在这个数组中我们需要找到 target ,找到后返回其索引,如果没有找到则返回 -1

我们第一次看到这种题目时,可能会想到,我们只需要挨个遍历就好啦,发现后返回索引即可,这样做当然是可以滴,那么我们可不可以使用二分查找呢?

下面我们看一下解决该题的具体思路。

首先我们设想一下 mid 值会落到哪里,我们一起来想一下。

是不是只有两种情况,和 left 在一个数组,同时落在 数组 1 或同时在 数组 2或者不在一个数组 left 在数组 1mid 在数组 2。想到这里咱们这个题目已经完成一半了。

mid值情况

那么我们先来思考一下,?我们可以根据 nums[mid] 和 nums[left] 判断,是因为我们的 mid 一定是会落在 left 和 right 之间,那如果 nums[mid] >= nums[left] 时,说明他俩落在一个数组里了,如果 nums[mid] < nums[left] 时,说明他俩落在了不同的数组,此时 left 在数组 1 mid 在数组 2.

left 和 mid 落在同一数组时,不能是 left 在 数组 2 mid 在 数组 1 呢?因为咱们的 mid 是通过 left 和 right 的下标求得,所以应该在 left 和 right 中间

如果我们的 mid 和 left 在同一个数组内时?咱们的 target 会有几种情况呢?我们通过都落在 数组 1 举例。

left左

无非也是两种情况,用我们上面的例子来说,

1.落在 mid 的左边,当前例子中 情况是落在 [4,7区间内即 4 <= target < 7 ,也就是 target >= nums[left] && target < nums[mid],此时我们让 right = mid -1让 left 和 right 都落到数组 1 中,下次查找我们就是在数组 1 中进行了,完全有序,

2.落在 mid 的右边,此时例子中 target 不落在 [4,7区间内那就 target = 8 或 0 <= target <= 2 (此时我们的 target 均小于 nums[left] 两种情况,也就是 target > nums[mid] || target < nums[left] 此时我们让 left = mid + 1 即可,也是为了慢慢将 left 和 right 指针赶到一个有序数组内。

那我们在来思考一下当 mid 值落在 数组 2 中时target 会有几种情况呢?其实和上面的例子思路一致,情况相反而已。

right右

  1. target <= nums[right] && target > nums[mid]

    这里和上面的对应,此时的情况就是整个落在右半部分,我们下次就可以在数组 2 内进行查找。

  2. target > nums[right] || target < nums[mid]

    这里就是和上面的第二种情况对应,落在 mid 的左半部分,我们尽量将两个指针赶到一起

希望我的表达能够让大家对这个变种理解透彻,如果没能让各位理解,或者有表达不当的地方欢迎各位批评指导。然后我们一起来做一下 leetcode 33 题吧。

33. 搜索旋转排序数组

题目描述

给你一个整数数组 nums ,和一个整数 target 。

该整数数组原本是按升序排列,但输入时在预先未知的某个点上进行了旋转。(例如,数组 [0,1,2,4,5,6,7] 可能变为 [4,5,6,7,0,1,2] )。

请你在数组中搜索 target ,如果数组中存在这个目标值,则返回它的索引,否则返回 -1 。

示例 1

输入nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0 输出4

示例 2

输入nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3 输出:-1

示例 3

输入nums = [1], target = 0 输出:-1

题目解析

这个题目的解答方法,咱们在上面已经有所描述,下面我们来看一下下面这个例子的代码执行过程吧.

输入 nums = [4,5,6,7,8,0,1,2] target = 8

下面我们看题目代码吧,如果还没有完全理解的同学,可以仔细阅读 if else if 里面的语句,还有注释,一定可以整透的。

题目代码

Java Code:

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        //左右指针
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left+((right-left)>>1);
            if (nums[mid] == target) {
                return mid;
            }
            //落在同一数组的情况同时落在数组1 或 数组2
            if (nums[mid] >= nums[left]) {
                //target 落在 left 和 mid 之间则移动我们的right完全有序的一个区间内查找
                if (nums[mid] > target && target >= nums[left]) {
                       right = mid - 1;
                // target 落在right和 mid 之间有可能在数组1 也有可能在数组2
                } else if (target > nums[mid] || target < nums[left]) {
                       left = mid + 1;
                }
            //不落在同一数组的情况left 在数组1 mid 落在 数组2
            }else if (nums[mid] < nums[left]) {
                //有序的一段区间target 在 mid 和 right 之间
                if (nums[mid] < target && target <= nums[right]) {
                    left = mid + 1;
                // 两种情况target 在left 和 mid 之间
                } else if (target < nums[mid] || target > nums[right]) {
                    right = mid - 1;
                }
            }
        }
        //没有查找到
        return -1;

    }
}