leetcode第33题

简介: 问题出在,当数组剩偶数长度的时候,mid = (start + end)/ 2,mid 取的是左端点。上图的例子, mid > end, 更新 start = mid,start 位置并不会变化。那么下一次 mid 的值也不会变,就死循环了。所以,我们要更新 start = mid + 1。综上,找最小值的下标的代码就出来了,同时,由于我们找的是位置 0 对应的下标,所以偏移就是最小值的下标.

image.png

开始的时候想复杂了,其实就是一个排序好的数组,把前边的若干的个数,一起移动到末尾就行了。然后在 log (n) 下找到给定数字的下标。

总的来说,log(n),我们肯定得用二分的方法了。

解法一

参考这里-Binary-search-solution)首先我们想一下变化前,正常的升序。我们怎么找给定的数字。

image.png

我们每次只关心中间位置的值(这一点很重要),也就是上图 3 位置的数值,如果 target 小于 3 位置的值,我们就把 3 4 5 6 抛弃。然后看新的中间的位置,也就是 1 位置的数值。 3 位置, 1 位置的值是多少呢?我们有一个数组。

image.png

3 位置的值,刚好就是数组下标为 3 的值,1 位置的值刚好就是下标为 1 的值。

那么如果,按题目要求的,变化后,3 位置 和 1 位置的值怎么求呢? 此时我们的数组变成下边这样,我们依旧把值从小到大排列。

image.png

此时 3 位置的数值对应为数组下标是 0 的值,1 位置的值对应数组下标是 5 的值。任意位置的对应规则是什么呢?0 -> 4, 1 - > 5,4 ->1,就是就是 (位置 + 偏移 )% 数组的长度。这里就是加上 4 模 7。

问题转换为怎么去求出这个偏移。

我们只要知道任意一个位置对应的数组下标就可以了,为了方便我们可以求位置为 0 的值对应的下标(数组中最小的数对应的下标),0 位置对应的下标就是我们要求的偏移了(0 + 偏移 = 数组下标)。这里 nums = [ 4, 5, 6, 7, 0, 1, 2] ,我们就需要去求数值 0 的下标。

求最小值的下标,因为题目要求时间复杂度是 O(log ( n )),所以我们必须采取二分的方法去找,二分的方法就要保证每次比较后,去掉一半的元素。这里我们去比较中点和端点值的情况,那么是根据中点和起点比较,还是中点和终点比较呢?我们来分析下。

  • mid 和 start 比较
    mid > start : 最小值在左半部分。

image.png

  • 无论大于小于,最小值都在左半部分,所以 mid 和 start 比较是不可取的。
  • mid 和 end 比较
    mid < end:最小值在左半部分。

image.png

  • 所以我们只需要把 mid 和 end 比较,mid < end 丢弃右半部分(更新 end = mid),mid > end 丢弃左半部分(更新 start = mid)。直到 end 等于 start 时候结束就可以了。

但这样会有一个问题的,对于下边的例子,就会遇到死循环了。

image.png

问题出在,当数组剩偶数长度的时候,mid = (start + end)/ 2,mid 取的是左端点。上图的例子, mid > end, 更新 start = mid,start 位置并不会变化。那么下一次 mid 的值也不会变,就死循环了。所以,我们要更新 start = mid + 1。

综上,找最小值的下标的代码就出来了,同时,由于我们找的是位置 0 对应的下标,所以偏移就是最小值的下标。

while (start<end) {
intmid= (start+end) /2;  
if (nums[mid] >nums[end]) {
start=mid+1  ;
    } else {
end=mid;
    }
}
intbias=start;

当然,我们是找最小值对应的下标,然后求出了偏移。我们也可以找最大值的对应的下标,分析思路和之前是一样的,主要还是要注意一下边界的情况,然后就可以求出偏移。

while (start<end) {
intmid=Math.round(((float)start+end) /2); 
if (nums[mid] <nums[start]) {
end=mid-1;
    } else {
start=mid;
    }
} 
intn=nums.length;
bias= (start+n)  - (n-1); //此时 start 是最大值的数组下标,加上模长 n,减去最大值的位置 n - 1 ,就得到了偏移。因为 (位置 + 偏移)% n = 数组下标,即 (n - 1 + 偏移)% n = start,n - 1 加偏移超过了 n,所以取模理解成减 n 。

有了偏移,我们就可以愉快的找目标值的数组下标了。

publicintsearch (int[] nums, inttarget) {
intstart=0;
intend=nums.length-1; 
//找出最小值的数组下标/* while (start < end) {int mid = (start + end) / 2;  if (nums[mid] > nums[end]) {start = mid + 1  ;} else {end = mid;}} int bias = start;*///找出最大值的数组下标while (start<end) {
intmid=Math.round(((float)start+end) /2); 
if (nums[mid] <nums[start]) {
end=mid-1;
        } else {
start=mid;
        }
    } 
intn=nums.length;
intbias= (start+n)  - (n-1); //得到偏移start=0;
end=nums.length-1;
while (start<=end) {
intmid= (start+end) /2;//中间的位置 intmid_change= (mid+bias) %nums.length;//中间的位置对应的数组下标intvalue=nums[mid_change];//中间位置的值if (target==value) {
returnmid_change;
        }
if (target<value) {
end=mid-1;
        } else {
start=mid+1;
        }
    }
return-1;
}

时间复杂度:O(log(n))。

空间复杂度:O(1)。

三种解法是从不同的思路去理解题意,但本质上都是找到丢弃一半的规则,从而达到 log (n) 的时间复杂度,对二分查找的本质的理解更加深刻了。


相关文章
|
8月前
|
算法
leetcode:389. 找不同
leetcode:389. 找不同
32 0
|
8月前
|
消息中间件 Kubernetes NoSQL
LeetCode 3、28、1351
LeetCode 3、28、1351
|
存储 Python
LeetCode 66. Plus One
给定表示非负整数的非空数字数组,加上整数的1。 存储数字使得最高有效数字位于列表的开头,并且数组中的每个元素包含单个数字。 您可以假设整数不包含任何前导零,除了数字0本身。
94 0
LeetCode 66. Plus One
|
算法 Python
LeetCode 386. Lexicographical Numbers
给定一个整数 n, 返回从 1 到 n 的字典顺序。
91 0
LeetCode 386. Lexicographical Numbers
|
算法
LeetCode——944. 删列造序
LeetCode——944. 删列造序
115 0
leetcode第39题
对回溯法又有了更深的了解,一般的架构就是一个大的 for 循环,然后先 add,接着利用递归进行向前遍历,然后再 remove ,继续循环。而解法二的动态规划就是一定要找到递进的规则,开始的时候就想偏了,导致迟迟想不出来。
100 0
leetcode第39题
|
机器学习/深度学习
leetcode第50题
求幂次方,用最简单的想法,就是写一个 for 循环累乘。 至于求负幂次方,比如 2^{-10}2−10,可以先求出 2^{10}210,然后取倒数,1/2^{10}1/210 ,就可以了 double mul = 1; if (n > 0) { for (int i = 0; i < n; i++) { mul *= x; } } else { n = -n; for (int i = 0; i < n; i++) { mul *= x; } mul = 1 / mul; }
104 0
leetcode第50题
leetcode第46题
这是自己开始想到的一个方法,考虑的思路是,先考虑小问题怎么解决,然后再利用小问题去解决大问题。没错,就是递归的思路。比如说, 如果只有 1 个数字 [ 1 ],那么很简单,直接返回 [ [ 1 ] ] 就 OK 了。 如果加了 1 个数字 2, [ 1 2 ] 该怎么办呢?我们只需要在上边的情况里,在 1 的空隙,也就是左边右边插入 2 就够了。变成 [ [ 2 1 ], [ 1 2 ] ]。
leetcode第46题
|
存储 算法
leetcode第49题
时间复杂度:两层 for 循环,再加上比较字符串,如果字符串最长为 K,总的时间复杂度就是 O(n²K)。 空间复杂度:O(NK),用来存储结果。 解法一算是比较通用的解法,不管字符串里边是大写字母,小写字母,数字,都可以用这个算法解决。这道题的话,题目告诉我们字符串中只有小写字母,针对这个限制,我们可以再用一些针对性强的算法。 下边的算法本质是,我们只要把一类的字符串用某一种方法唯一的映射到同一个位置就可以。
187 0
leetcode第49题
leetcode第55题
当自己按照 45 题的思路写完的时候,看 Solution 的时候都懵逼了,这道题竟然这么复杂?不过 Solution 把问题抽象成动态规划的思想,以及优化的过程还是非常值得学习的。
leetcode第55题