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2算法-二分查找

程序员文章站 2023-12-22 14:15:34
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独孤九剑:总诀式:心法总纲

1.破剑式

2.破刀式

3.破枪式

4.破索式

5.破掌式

6.破箭式

7.破气式

 

 

 

1.二分查找的时间复杂度是O(logn)

1.算法面试中如果需要优化O(n)的时间复杂度,那么只能是O(logn)的二分法

2.Recursion or while –loop?

如果问题不复杂,能用递归就用递归。

如果问题比较复杂,那就用递归。

3.避免死循环,条件 start + 1 < end

4.指针变化 start = mid

2.四要素:

1.start + 1 < end

2.start + (end – start) /2 (这样写的好处可以避免start ,end 过大造成超出系统最大值)

3.A[mid] == , < , >

4.A[start]  A[end] ?target

3.题型分类

第一个位置还是最后一个位置 或任何一个位置

4.各种题目变形

4.1搜索区间

给定一个包含 n 个整数的排序数组,找出给定目标值 target 的起始和结束位置。

如果目标值不在数组中,则返回[-1, -1]

样例

给出[5, 7, 7, 8, 8, 10]和目标值target=8,

返回[3, 4]

 

 

4.2. 搜索插入位置、

给定一个排序数组和一个目标值,如果在数组中找到目标值则返回索引。如果没有,返回到它将会被按顺序插入的位置。

你可以假设在数组中无重复元素。

样例

[1,3,5,6],5 → 2

[1,3,5,6],2 → 1

[1,3,5,6], 7 → 4

[1,3,5,6],0 → 0

4.3. 搜索二维矩阵

写出一个高效的算法来搜索 m × n矩阵中的值。

这个矩阵具有以下特性:

  • 每行中的整数从左到右是排序的。
  • 每行的第一个数大于上一行的最后一个整数。

样例

考虑下列矩阵:

[
  [1, 3, 5, 7],
  [10, 11, 16, 20],
  [23, 30, 34, 50]
]

给出 target = 3,返回 true

4.4 搜索二维矩阵2

写出一个高效的算法来搜索m×n矩阵中的值,返回这个值出现的次数。

这个矩阵具有以下特性:

  • 每行中的整数从左到右是排序的。
  • 每一列的整数从上到下是排序的。
  • 在每一行或每一列中没有重复的整数。

样例

考虑下列矩阵:

[

    [1, 3, 5, 7],

    [2, 4, 7, 8],

    [3, 5, 9, 10]

]

给出target = 3,返回 2

 

4.5 第一个错误的代码版本

代码库的版本号是从 1 到 n 的整数。某一天,有人提交了错误版本的代码,因此造成自身及之后版本的代码在单元测试中均出错。请找出第一个错误的版本号。

你可以通过 isBadVersion 的接口来判断版本号 version 是否在单元测试中出错,具体接口详情和调用方法请见代码的注释部分。

样例

给出 n=5

调用isBadVersion(3),得到false

调用isBadVersion(5),得到true

调用isBadVersion(4),得到true

此时我们可以断定4是第一个错误的版本号

注意

请阅读上述代码,对于不同的语言获取正确的调用 isBadVersion 的方法,比如java的调用方式是VersionControl.isBadVersion

 

循环移动的数组

4.6 寻找旋转排序数组中的最小值

假设一个旋转排序的数组其起始位置是未知的(比如0 1 2 4 5 6 7 可能变成是4 5 6 7 0 1 2)。

你需要找到其中最小的元素。

你可以假设数组中不存在重复的元素。

样例

给出[4,5,6,7,0,1,2]  返回 0

4.7 寻找旋转排序数组中的最小值2

假设一个旋转排序的数组其起始位置是未知的(比如0 1 2 4 5 6 7 可能变成是4 5 6 7 0 1 2)。

你需要找到其中最小的元素。

数组中可能存在重复的元素。

样例

给出[4,4,5,6,7,0,1,2]  返回 0

4.8 搜索旋转排序数组

假设有一个排序的按未知的旋转轴旋转的数组(比如,0 1 2 4 5 6 7 可能成为4 5 6 7 0 1 2)。给定一个目标值进行搜索,如果在数组中找到目标值返回数组中的索引位置,否则返回-1。

你可以假设数组中不存在重复的元素。

样例

给出[4, 5, 1, 2, 3]和target=1,返回 2

给出[4, 5, 1, 2, 3]和target=0,返回 -1

4.9 搜索旋转排序数组 2

跟进“搜索旋转排序数组”,假如有重复元素又将如何?

是否会影响运行时间复杂度?

如何影响?

为何会影响?

写出一个函数判断给定的目标值是否出现在数组中。

样例

给出[3,4,4,5,7,0,1,2]和target=4,返回 true

4.10 两个排序数组的中位数

两个排序的数组A和B分别含有m和n个数,找到两个排序数组的中位数,要求时间复杂度应为O(log (m+n))。

样例

给出数组A = [1,2,3,4,5,6] B = [2,3,4,5],中位数3.5

给出数组A = [1,2,3] B = [4,5],中位数 3

三步翻转法:

4.11 恢复旋转排序数组

给定一个旋转排序数组,在原地恢复其排序。

样例

[4, 5, 1, 2, 3] -> [1, 2, 3, 4, 5]

4.12 旋转字符串

给定一个字符串和一个偏移量,根据偏移量旋转字符串(从左向右旋转)

样例

对于字符串 "abcdefg".

offset=0 => "abcdefg"
offset=1 => "gabcdef"
offset=2 => "fgabcde"
offset=3 => "efgabcd"

4.13  翻转字符串 为words

给定一个字符串,逐个翻转字符串中的每个单词。

样例

给出s = "the sky is blue",返回"blue is sky the"

说明

  • 单词的构成:无空格字母构成一个单词
  • 输入字符串是否包括前导或者尾随空格?可以包括,但是反转后的字符不能包括
  • 如何处理两个单词间的多个空格?在反转字符串中间空格减少到只含一个

5.总结:

1.二分查找(4 要素)

2.翻转数组:min

a.找到最小值

b. 找到目标 target

c. why O(n) with duplicates?

3.找中位数:find kth

4.翻转3步法

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