代码随想录算法训练营|day1 704. 二分查找,27. 移除元素。

前言：从今天开始打卡学习Java

基础知识

数组(Array)：是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

数组特点

• 数组本身是引用数据类型，而数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用数据类型。
• 数组内存空间的地址是连续的。
• 数组下标都是从0开始的。

补充：基本数据类型：byte \ short \ int \ long; float \ double \; char \ boolean

           引用数据类型：类、数组、接口、枚举、注解、记录

一维数组：存储一组数据。
二维数组：存储多组数据，相当于二维表，一行代表一组数据，只是这里的二维表每一行长度不要求一样。

数组声明与初始化

一维数组

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素 1,元素 2,元素 3,...};

int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};

注：Java 语言中声明数组时不能指定其长度(数组中元素的个数)。 例如：

int a[5]; //非法
int[] arr = new int[5]{1,2,3,4,5};//错误，后面有{}指定元素列表，就不需要在[]中指定元素个数

每个数组都有一个属性 length 指明它的长度，例如：arr.length 指明数组 arr 的长度(即元素个数)

二维数组

声明：元素的数据类型[][] 二维数组的名称;

初始化：

int[][] arr = new int[][]{{3,8,2},{2,7},{9,0,1,6}};
//特殊写法：
int[] x, y[];//（面试题）x 是一维数组，y 是二维数组

二维数组的长度/行数：二维数组名.length。
某一行的列数：二维数组名[行下标].length，因为二维数组的每一行是一个一维数组。

刷题

704. 二分查找

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题目：给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target  ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1。

示例 :

输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9

输出: 4

解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4

二分法前提

• 数组为有序数组
• 数组中无重复元素

二分法难点：理清边界条件，即区间范围。

写二分法，区间的定义一般为两种，左闭右闭即[left, right]，或者左闭右开即[left, right)。

区间为左闭右闭 [left, right]

定义target在[left, right]区间，所以有如下两点：

• while (left <= right) 要使用 <= ，因为left == right是有意义的，所以使用 <=
• if (nums[middle] > target) right 要赋值为 middle - 1，因为当前这个nums[middle]一定不是target，那么接下来要查找的左区间结束下标位置就是 middle - 1

代码如下：

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        // 避免当 target 小于nums[0] nums[nums.length - 1]时多次循环运算
        if (target < nums[0] || target > nums[nums.length - 1]) {
            return -1;
        }
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] == target)
                return mid;
            else if (nums[mid] < target)
                left = mid + 1;
            else if (nums[mid] > target)
                right = mid - 1;
        }
        return -1;
    }
}

未考虑的问题：

• target 小于nums[0]或者大于nums[nums.length - 1]时，发生多次循环的情况
• java 中 / 2 可以用 >> 1代替，效率更快

区间为左闭右开 [left, right)

定义target 是在一个在左闭右开的区间里，也就是[left, right)，有如下两点：

• while (left < right)，这里使用 < ，因为left == right在区间[left, right)是没有意义的
• if (nums[middle] > target) right 更新为 middle，因为当前nums[middle]不等于target，去左区间继续寻找，而寻找区间是左闭右开区间，所以right更新为middle，即：下一个查询区间不会去比较nums[middle]

代码如下：

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int left = 0, right = nums.length;
        while (left < right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (nums[mid] == target)
                return mid;
            else if (nums[mid] < target)
                left = mid + 1;
            else if (nums[mid] > target)
                right = mid;
        }
        return -1;
    }
}

27. 移除元素

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题目：给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要原地移除所有数值等于 val 的元素，并返回移除后数组的新长度。

要求：1、不要使用额外的数组空间，你必须仅使用 O(1) 额外空间并原地修改输入数组。

           2、元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

示例：给定 nums = [3,2,2,3]，val = 3, 函数应该返回新的长度 2，并且 nums 中的前两个元素均为 2。

难点：数组的元素在内存地址中是连续的，不能单独删除数组中的某个元素，只能覆盖。

可暴力求解：两层for循环，一个for循环遍历数组元素 ，第二个for循环更新数组。

该题主要学习双指针法

双指针法

双指针法（快慢指针法）： 通过一个快指针和慢指针在一个for循环下完成两个for循环的工作。

定义快慢指针

• 快指针：寻找新数组的元素 ，新数组就是不含有目标元素的数组
• 慢指针：指向更新 新数组下标的位置

代码如下：

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        // 快慢指针
        int slowIndex = 0;
        for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.length; fastIndex++) {
            if (nums[fastIndex] != val) {
                nums[slowIndex] = nums[fastIndex];
                slowIndex++;
            }
        }
        return slowIndex;
    }
}

理解

由于题目要求删除数组中等于 val 的元素，因此输出数组的长度一定小于等于输入数组的长度，我们可以把输出的数组直接写在输入数组上。可以使用双指针：快指针 fastIndex 指向当前将要处理的元素，慢指针 slowIndex 指向下一个将要赋值的位置。

如果快指针指向的元素不等于 val，它一定是输出数组的一个元素，我们就将快指针指向的元素复制到慢指针位置，然后将快慢指针同时右移；

如果快指针指向的元素等于 val，它不能在输出数组里，此时慢指针不动，快指针右移一位。

当快慢指针遍历完输入数组以后，慢指针的值就是输出数组的长度。