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.

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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。

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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。

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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。

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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。

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  • 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。

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  • 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。

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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。


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