1. 程式人生 > >Leetcode演算法【34在排序陣列中查詢元素】

Leetcode演算法【34在排序陣列中查詢元素】

在之前ARTS打卡中,我每次都把演算法、英文文件、技巧都寫在一個文章裡,這樣對我的幫助是挺大的,但是可能給讀者來說,一下子有這麼多的輸入,還是需要長時間的消化。

那我現在改變下方式,將每一個模組細分化,並且描述的更細緻點,這樣就能和大家更好地交流,更好地探討具體的細節,也能讓大家更好地消化所學的知識。

所以,後續的ARTS打卡,會嘗試先將演算法以及英文文件拆分開,11月,收穫的季節,讓我們繼續前行,在秋天收穫更多,學習更多。小編與你同行!

Algorithm LeetCode演算法

在排序陣列中查詢元素的第一個和最後一個位置
(https://leetcode-cn.com/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array/

)

題目描述:給定一個按照升序排列的整數陣列 nums,和一個目標值 target。找出給定目標值在陣列中的開始位置和結束位置。

你的演算法時間複雜度必須是 O(log n) 級別。

如果陣列中不存在目標值,返回 [-1, -1]。

示例1:

輸入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
輸出: [3,4]

示例2:

輸入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
輸出: [-1,-1]

解法一:線性掃描法

因為這是一個簡單的一維陣列,我們要在陣列上進行查詢,最笨的方法自然就是用常規的方法進行一個個遍歷查詢,在這裡我們叫他線性掃描。

首先,我們對輸入的陣列nums

先從頭到尾進行遍歷,當遇到第一個目標數字target時中止遍歷,並記錄下所在的位置。如果沒有遇到數字,說明整個陣列都不存在該目標,則直接返回一個找不到數字的結果即可,在這裡就是 [-1,-1] 。

在找到第一個數字的前提下,我們從陣列的尾部往前遍歷,遇到第一個目標數字時,就是我們需要的第二個目標數字(因為最左邊有一個已經存在了,所以必然存在一個最右邊的數字不會產生找不到的情況)。

最後,我們輸出結果即可。

/**
* 
* @Title      :  
* @Description: 線性掃描
* @param nums
* @param target
* @return
* @return     :int[]
* @throws
*/
public static int[] searchRange1(int[] nums, int target) {
    int[] range = {-1,-1};
    
    // 從頭到尾遍歷,先查詢左邊的元素
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        if (nums[i] == target) {
            range[0] = i;
            break;
        }
    }
        
    // 如果左邊的元素找到最後也沒找到,那麼說明數組裡不存在此元素,直接返回找不到的結果[-1,-1]
    if (range[0] == -1) {
        return range;
    }
        
    // 從尾到頭遍歷,繼續查詢右邊的元素
    for (int j = nums.length - 1; j >= 0 ; j--) {
        if (nums[j] == target) {
            range[1] = j;
            break;
        }
    }
        
    return range;
}

解法二:二分查詢

為什麼會想到用二分查詢呢?因為給出的題目裡描述了,我們傳入的陣列是已經排過序的,二分法能有效提高查詢效率。

同樣的也是需要進行類似線性查詢的方式,只不過這次我們查詢的次數不會很多。首先,為了找到最左邊(或者最右邊)包含 target 的下標(而不是找到的話就返回 true ),所以在我們找到一個 target 後不能馬上停止。我們需要繼續搜尋,直到 lo == hi 且它們在某個 target 值處下標相同。

另一個改變是 left 引數的引入,它是一個 boolean 型別的變數,指示我們在遇到 target == nums[mid] 時應該做什麼。如果 lefttrue ,那麼我們遞迴查詢左區間,否則遞迴右區間。考慮如果我們在下標為 i 處遇到了 target ,最左邊的 target 一定不會出現在下標大於 i 的位置,所以我們永遠不需要考慮右子區間。當求最右下標時,道理同樣適用。

該方式參考力扣官方題解:https://leetcode-cn.com/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array/solution/zai-pai-xu-shu-zu-zhong-cha-zhao-yuan-su-de-di-yi-/,感興趣的同學可以連結過去學習下。

public static int[] searchRange(int[] nums, int target) {
    int[] targetRange = {-1,-1};
    int leftIndex = searchIndex(nums, target,true);
    if (leftIndex == nums.length || nums[leftIndex] != target) {
        return targetRange;
    }
        
    targetRange[0] = leftIndex;
    targetRange[1] = searchIndex(nums, target, false) - 1;
        
    return targetRange;
}
    
// 遍歷左區間或者右區間
private static int searchIndex(int[] nums,int target,boolean left) {
    int lo = 0;
    int length = nums.length;
    while (lo < length) {
        int mid = (lo + length) / 2;
        if (nums[mid] > target || (left && target == nums[mid])) {
            length = mid;
        } else {
            lo = mid + 1;
        }
        
    }
        
    return lo;
}

在上一次長久養成的打卡習慣可千萬不能丟呀 還有一個系統介紹了二分法的文章,在這個題解裡又做了一次介紹,對你的二分法會有深刻的理解。

所以,小編還是貼出地址來,https://leetcode-cn.com/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array/solution/er-fen-cha-zhao-suan-fa-xi-jie-xiang-jie-by-labula/ 讓大家去學習下,在這裡就不進行贅述了,怕描述錯了,達不到作者想要的效果,所以在此說聲抱歉啦。

寫了很久,這是一份適合普通大眾/科班/非科班的『學習路線』

長久養成的打卡習慣可千萬不能丟呀

Java 中的 final、finally、finalize 有什麼不同?

求求你別再“從入門到放棄了”,貴在堅持

「奔跑吧攻城獅」感謝大家的關注,現在後臺回覆「設計模式」贈你小編精心挑選設計模式書籍。小編想打造一個高質量交流群,回覆「加群」或右下角點選「撩我 -> 一起學」解鎖。

本文由部落格一文多發平臺 OpenWrite 釋出!