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数组是存放在连续内存空间上的相同类型数据的集合。
使用C++的话,要注意vector 和 array的区别,vector的底层实现是array,严格来讲vector是容器,不是数组。
数组的元素是不能删的,只能覆盖。
那么二维数组直接上图,大家应该就知道怎么回事了
我们来做一个实验,C++测试代码如下:
void test_arr() {
int array[2][3] = {
{0, 1, 2},
{3, 4, 5}
};
cout << &array[0][0] << " " << &array[0][1] << " " << &array[0][2] << endl;
cout << &array[1][0] << " " << &array[1][1] << " " << &array[1][2] << endl;
}
int main() {
test_arr();
}
测试地址为
0x7ffee4065820 0x7ffee4065824 0x7ffee4065828
0x7ffee406582c 0x7ffee4065830 0x7ffee4065834
所以可以看出在C++中二维数组在地址空间上是连续的。
像Java是没有指针的,同时也不对程序员暴露其元素的地址,寻址操作完全交给虚拟机。
所以看不到每个元素的地址情况,这里我以Java为例,也做一个实验。
public static void test_arr() {
int[][] arr = {{1, 2, 3}, {3, 4, 5}, {6, 7, 8}, {9,9,9}};
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[3]);
}
输出的地址为:
[I@7852e922
[I@4e25154f
[I@70dea4e
[I@5c647e05
这里的数值也是16进制,这不是真正的地址,而是经过处理过后的数值了,我们也可以看出,二维数组的每一行头结点的地址是没有规则的,更谈不上连续。
● 自己看到题目的第一想法
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 1:
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
示例 2:
输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
输出: -1
解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1
提示:
你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
n 将在 [1, 10000]之间。
nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。
我首先想到的是遍历查找,看了题目后猜想二分应该是从中间分开,因为是有序的,可以
1.取中间的某个数与target进行比较
2.若比taget大则从小的一半中继续进行二分查找
3.以此类推直到找到目标,进行判断,若没有找到,返回-1
这道题目的前提是数组为有序数组,同时题目还强调数组中无重复元素,因为一旦有重复元素,使用二分查找法返回的元素下标可能不是唯一的,这些都是使用二分法的前提条件
二分查找涉及的很多的边界条件,逻辑比较简单,但就是写不好。例如到底是 while(left < right) 还是 while(left <= right),到底是right = middle呢,还是要right = middle - 1呢?
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)。
第一种写法,我们定义 target 是在一个在左闭右闭的区间里,也就是[left, right] (这个很重要非常重要)。
区间的定义这就决定了二分法的代码应该如何写,因为定义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:(详细注释)
// 版本一
class Solution {
public:
int search(vector<int>& nums, int target) {
int left = 0;
int right = nums.size() - 1; // 定义target在左闭右闭的区间里,[left, right]
while (left <= right) { // 当left==right,区间[left, right]依然有效,所以用 <=
int middle = left + ((right - left) / 2);// 防止溢出 等同于(left + right)/2
if (nums[middle] > target) {
right = middle - 1; // target 在左区间,所以[left, middle - 1]
} else if (nums[middle] < target) {
left = middle + 1; // target 在右区间,所以[middle + 1, right]
} else { // nums[middle] == target
return middle; // 数组中找到目标值,直接返回下标
}
}
// 未找到目标值
return -1;
}
};
左闭右开版本
// 版本二
class Solution {
public:
int search(vector<int>& nums, int target) {
int left = 0;
int right = nums.size(); // 定义target在左闭右开的区间里,即:[left, right)
while (left < right) { // 因为left == right的时候,在[left, right)是无效的空间,所以使用 <
int middle = left + ((right - left) >> 1);
if (nums[middle] > target) {
right = middle; // target 在左区间,在[left, middle)中
} else if (nums[middle] < target) {
left = middle + 1; // target 在右区间,在[middle + 1, right)中
} else { // nums[middle] == target
return middle; // 数组中找到目标值,直接返回下标
}
}
// 未找到目标值
return -1;
}
};
自己没有想到要定义left和right来更新左右区间,所谓是把问题想简单了
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。
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。
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。
说明:
为什么返回数值是整数,但输出的答案是数组呢?
请注意,输入数组是以「引用」方式传递的,这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
你可以想象内部操作如下:
// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说,不对实参作任何拷贝
int len = removeElement(nums, val);
// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
print(nums[i]);
}
示例 1:
输入:nums = [3,2,2,3], val = 3
输出:2, nums = [2,2]
解释:函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如,函数返回的新长度为 2 ,而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0],也会被视作正确答案。
示例 2:
输入:nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出:5, nums = [0,1,3,0,4]
解释:函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
提示:
0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 50
0 <= val <= 100
只想到了暴力解法,在内层循环没有想到nums[j-1]=nums[j]来实现覆盖
要知道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
一个是暴力解法,一个是双指针法
暴力的解法就是两层for循环,一个for循环遍历数组元素 ,第二个for循环更新数组。
暴力解法的时间复杂度是O(n^2)
// 时间复杂度:O(n^2)
// 空间复杂度:O(1)
class Solution {
public:
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
int size = nums.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] == val) { // 发现需要移除的元素,就将数组集体向前移动一位
for (int j = i + 1; j < size; j++) {
nums[j - 1] = nums[j];
}
i--; // 因为下标i以后的数值都向前移动了一位,所以i也向前移动一位
size--; // 此时数组的大小-1
}
}
return size;
}
};
时间复杂度:O(n^2)
空间复杂度:O(1)
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
双指针法(快慢指针法)在数组和链表的操作中是非常常见的,很多考察数组、链表、字符串等操作的面试题,都使用双指针法。
// 时间复杂度:O(n)
// 空间复杂度:O(1)
class Solution {
public:
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
int slowIndex = 0;
for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.size(); fastIndex++) {
if (val != nums[fastIndex]) {
nums[slowIndex++] = nums[fastIndex];
}
}
return slowIndex;
}
};
注意这些实现方法并没有改变元素的相对位置!
时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(1)
二分法先确定左右区间的定义很重要,决定了middle的取值
由于是第一道题,研究github pr,vscode调试花了不少时间,共计3小时
双指针法用快慢指针,减少时间复杂度,是一个很不错的思路。共计一个小时。