【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索

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【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索

  • 剑指 Offer 53 - I. 在排序数组中查找数字 I
  • 剑指 Offer II 068. 查找插入位置
  • 剑指 Offer 04. 二维数组中的查找
  • 剑指 Offer II 069. 山峰数组的顶部
  • 剑指 Offer II 073. 狒狒吃香蕉(难)
  • 剑指 Offer 53 - II. 0~n-1中缺失的数字
  • 总结


剑指 Offer 53 - I. 在排序数组中查找数字 I

题目链接:https://leetcode.cn/problems/zai-pai-xu-shu-zu-zhong-cha-zhao-shu-zi-lcof/
【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索_第1张图片

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int mid = erfen(nums,target);
        //未找到等于target的下标,返回0
        if(mid==-1)return 0;

        //向两边寻找边界并计数
        int left=mid,right=mid;
        int count=1;
        while(--left>=0 && nums[left]==target)count++;
        while(++right<nums.length && nums[right]==target)count++;
        return count;
    }
    
    //二分搜索
    public int erfen(int[] nums, int target){
        int left=0,right=nums.length-1;//左闭右闭
        int mid;
        while(left<=right){
            mid = (left+right)/2;
            if(nums[mid]<target){
                left=mid+1;
            }else if(nums[mid]>target){
                right=mid-1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }
}

剑指 Offer II 068. 查找插入位置

题目链接:https://leetcode.cn/problems/N6YdxV/description/
【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索_第2张图片
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class Solution {
    public int searchInsert(int[] nums, int target) {
        //因为1 <= nums.length <= 10^4,不需要判空
        // if(nums.length==0)return 0;
        
        int left=0, right=nums.length-1;//左闭右闭
        int mid=0;
        while(left<=right){
            mid=(left+right)/2;
            if(nums[mid]<target){
                left=mid+1;
            }else if(nums[mid]>target){
                right=mid-1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return left;
    }
}

剑指 Offer 04. 二维数组中的查找

题目链接:https://leetcode.cn/problems/er-wei-shu-zu-zhong-de-cha-zhao-lcof/
【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索_第4张图片

class Solution {
    public boolean findNumberIn2DArray(int[][] matrix, int target) {
        //从右上角或者左下角出发,保证两个方向一个增大一个减小
        // 这样避免了采用动态规划的穷举
        int m=matrix.length-1,n=0;//从左下角出发
        while(m>=0 && n<matrix[0].length){
            if(matrix[m][n]>target){
                m--;
            }else if(matrix[m][n]<target){
                n++;
            }else{
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

剑指 Offer II 069. 山峰数组的顶部

题目链接:https://leetcode.cn/problems/B1IidL/
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class Solution {
    public int peakIndexInMountainArray(int[] arr) {
        int left=0,right=arr.length-1;//左闭右闭
        // 因为题目必然有解,所以设置 left == right 为结束条件
        while(left<right){
            int mid = (right+left)/2;
            if(arr[mid]<arr[mid+1]){
                // mid+1 本身就是峰值或其右侧有一个峰值
                left=mid+1;
            }else{
                right=mid;
            }
        }
        return left;
    }
}

剑指 Offer II 073. 狒狒吃香蕉(难)

题目链接:https://leetcode.cn/problems/nZZqjQ/
【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索_第7张图片

class Solution {
    public int minEatingSpeed(int[] piles, int h) {
        /**
        本题的非严格单调数组没有显示表示,需要自己定义
        可以发现,肥狒狒能吃掉全部香蕉的时间 getTime(k) 随着 吃香蕉速度k 增大而增大
        因此可以将吃香蕉速度看作下标,吃掉全部香蕉的时间为数组元素
        本题转换为寻找数组中小于等于给定时间h的最大下标
         */
        int left=1,right=1000000000;//左闭右闭
        while(left<=right){
            int mid = (left+right)/2;
            if(getTime(mid,piles)>h){
                left=mid+1;
            }else if(getTime(mid, piles)<=h){
                right=mid-1;
            }
        }
        return left;

    }

    // 定义:速度为 k 时,需要 getTime(k) 小时吃完所有香蕉
    public int getTime(int k, int[] piles){
        int time=0;
        for(int i=0;i<piles.length;i++){
            time += piles[i] / k;
            if (piles[i] % k > 0) {
                time++;
            }
        }
        return time;
    }
}

剑指 Offer 53 - II. 0~n-1中缺失的数字

题目链接:https://leetcode.cn/problems/que-shi-de-shu-zi-lcof/
【剑指offer刷题记录 java版】数组双指针 之 二分搜索_第8张图片

class Solution {
    public int missingNumber(int[] nums) {
        int left=0,right=nums.length-1;
        int mid=0;
        while(left<=right){
            mid=(left+right)/2;
            if(nums[mid]>mid){
                right=mid-1;
            }else if(nums[mid]==mid){
                left=mid+1;
            }
        }
        return left;//这里巧妙地使用下标替换数组值,避免了下标超范围的问题
    }
}

总结

二分查找建立在有序的和基础上,复杂度是O( log(n) )。

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