循環(huán)有序數(shù)組中查找一個(gè)元素,例如 [4,5,6,7,0,1,2] 中查找0,要求復(fù)雜度 O(log(n)).
思路1:
一次二分查找,但是比有序數(shù)組的二分查找邏輯復(fù)雜一點(diǎn)。
// 在數(shù)組a的閉區(qū)間 [l,r] 內(nèi)查找 target
func bs(a []int, target int, l, r int) int {
- 首先查看區(qū)間是否合法, 如果 r < l, 直接返回-1
- r == l, 區(qū)間只有一個(gè)元素,只需判斷該元素是否為target
- 取區(qū)間中間元素 m = (l+r) / 2, 判斷 target落在哪個(gè)區(qū)間:
- target == a[m] 找到
- target > a[m] && target < a[l] 在右區(qū)間找 bs(a, target, m+1, r-1)
- target < a[m] && target > a[l] 在左區(qū)間找 bs(a, target, l+1, m-1)
- target > a[m] && target > a[l] 無(wú)法判定在左邊還是右邊區(qū)間找,需要確定 [l,m]是不是一個(gè)單調(diào)區(qū)間,如果:
a[l] < a[m] 則是一個(gè)單調(diào)區(qū)間,則在右區(qū)間找 bs(a, target, m+1, r-1)
否則不是一個(gè)單調(diào)區(qū)間,則在左區(qū)間找 bs(a, target, l+1, m-1) - target < a[m] && target < a[l] 同理,判斷是否單調(diào)區(qū)間:
a[l] < a[m] 則是一個(gè)單調(diào)區(qū)間,則在右區(qū)間找 bs(a, target, m+1, r-1)
否則不是一個(gè)單調(diào)區(qū)間,則在左區(qū)間找 bs(a, target, l+1, m-1)
}
go代碼如下:沒(méi)有優(yōu)化,可能寫(xiě)的比較啰嗦
func search(nums []int, target int) int {
if len(nums) == 0 {
return -1
}
return rs(nums, target, 0, len(nums)-1)
}
func rs(a []int, target, l,r int) int {
if r < l {
return -1
}
fmt.Println(a[l:r+1])
if target == a[l] {
return l
}
if target == a[r] {
return r
}
if l == r {
return -1
}
m := (l + r) / 2
if target == a[m] {
return m
}
switch {
case target > a[m]:
if target < a[l] {
return rs(a, target, m+1, r-1)
} else {
if a[m] < a[l] {
return rs(a, target, l+1, m-1)
} else {
return rs(a, target, m+1, r-1)
}
}
default: // target < a[m]
if target > a[l] {
return rs(a, target, l+1, m-1)
} else {
if a[m] < a[l] {
return rs(a, target, l+1, m-1)
} else {
return rs(a, target, m+1, r-1)
}
}
}
}
思路2:
兩次二分查找
第一次先找拐點(diǎn)(數(shù)組最小值所在的點(diǎn))。
第二次在正確的區(qū)間內(nèi)查找,找到最小值所在的點(diǎn)后,兩個(gè)有序區(qū)間的范圍都清楚了,很容易判斷target落在哪個(gè)區(qū)間內(nèi),然后在對(duì)應(yīng)區(qū)間按照普通的二分查找進(jìn)行查找就好了。
找最小值所在的點(diǎn),遞歸收斂條件:a[l] < a[r] 即 [l,r]是一個(gè)有序區(qū)間。
func bs(a []int, l, r int) int {
如果 l == r 或 a[l] < a[r], [l, r] 已經(jīng)是一個(gè)有序區(qū)間,返回l
如果 r - l == 1 則特殊判斷一下
// a[l] > a[r]
取中點(diǎn) m = (l+r)/2
如果 a[m] < a[l],拐點(diǎn)應(yīng)該在左區(qū)間 [l, m];如果 a[m] >= a[l], 拐點(diǎn)應(yīng)在右邊區(qū)間 [m, r]
}
go 代碼如下:
func search(nums []int, target int) int {
if len(nums) == 0 {
return -1
}
if target == nums[0] {
return 0
}
m := findMin(nums, 0, len(nums)-1)
if m == 0 {
return bs(nums, target, 0, len(nums)-1)
}
if target > nums[0] {
return bs(nums, target, 0, m-1)
}
return bs(nums, target, m, len(nums)-1)
}
func findMin(a []int, l, r int) int {
if l == r || a[l] < a[r] {
return l
}
if r - l == 1 {
if a[l] > a[r] {
return r
}
return l
}
// a[l] > a[r]
m := (l+r)/2
if a[m] < a[l] {
return findMin(a, l, m)
} else {
return findMin(a, m, r)
}
}
func bs(a []int, target int, l, r int) int {
if r < l {
return -1
}
m := (l + r) / 2
if target == a[m] {
return m
}
if target > a[m] {
return bs(a, target, m+1, r)
}
return bs(a, target, l, m-1)
}