二分查找

关键词: 排序数组

var binarySearch = (nums, target) => {  let left = 0;  let right = nums.length -1  while(left <= right) {    const mid = left + Math.floor((right - left)/2)        if(nums[mid] == traget) {      return mid    }    if (nums[mid] > target) {      right = mid - 1     } else {      left = mid + 1    }  }  return -1}

二分查找算法每次将查找范畴缩小一半,因而对于一个长度为n的数组可能须要O(logn)次查找,每次查找只须要比拟以后查找范畴的两头数字和指标数字,在O(1)的工夫能够实现,因而二分查找算法的工夫复杂度是O(logn)

数组既可能是整体排序的,也可能是分段排序的,但一旦题目是对于排序数组并且还有查找操作,那么二分查找算法总是值得尝试的。

在排序数组中二分查找

  1. 查找插入地位
输出一个排序的整数数组nums和一个目标值t,如果数组nums中蕴含t,则返回t在数组中的下标;如果数组nums中不蕴含t,则返回将t按程序插入数组nums中的下标。假如数组中没有雷同的数字。例如,输出数组nums为[1,3,6,8],如果目标值t为3,则输入1;如果t为5,则返回2。
var searchInsert = function(nums, target) {  let left = 0  let right = nums.length - 1  while(left <= right) {    let mid = left + Math.floor((right - left) / 2)    if(nums[mid] >= target) {      if(mid == 0 || nums[mid - 1] < target) {        return mid      }      right = mid  - 1    } else {      left = mid + 1    }  }  return nums.length}
  1. 山峰数组的顶部
在一个长度大于或等于3的数组中,任意相邻的两个数字都不相等。该数组的前若干数字是递增的,之后的数字是递加的,因而它的值看起来像一座山峰。请找出山峰顶部,即数组中最大值的地位。例如,在数组[1,3,5,4,2]中,最大值是5,输入它在数组中的下标2。

不难想到直观的解法来解决这个题目,即逐个扫描整个数组,通过比拟就能找出数组中的最大值。显然,这种解法的工夫复杂度是O(n)。

/** * @param {number[]} arr * @return {number} */var peakIndexInMountainArray = function (arr) {    let left = 0    let right = arr.length - 1    let mid    while (left <= right) {        mid = left + Math.floor((right - left) / 2)        if (arr[mid] > arr[mid - 1] && arr[mid] > arr[mid + 1]) {            return mid        } else if (arr[mid] > arr[mid + 1]) {            right = mid;        } else {            left = mid + 1;        }    };    return mid}
  1. 排序数组中只呈现一次的数字
在一个排序的数组中,除一个数字只呈现一次之外,其余数字都呈现了两次,请找出这个惟一只呈现一次的数字。例如,在数组[1,1,2,2,3,4,4,5,5]中,数字3只呈现了一次。
/** * @param {number[]} nums * @return {number} */var singleNonDuplicate = function(nums) {    let low = 0, high = nums.length - 1;    while (low < high) {        const mid = Math.floor((high - low) / 2) + low;        if (nums[mid] === nums[mid ^ 1]) {            low = mid + 1;        } else {            high = mid;        }    }    return nums[low];};
  1. 按权重生成随机数
输出一个正整数数组w,数组中的每个数字w[i]示意下标i的权重,请实现一个函数pickIndex依据权重比例随机抉择一个下标。例如,如果权重数组w为[1,2,3,4],那么函数pickIndex将有10%的概率抉择0、20%的概率抉择1、30%的概率抉择2、40%的概率抉择3。

能够创立另一个和权重数组的长度一样的数组sums,新数组的第i个数值sums[i]是权重数组中前i个数字之和。有了这个数组sums就能很不便地依据等概率随机生成的数字p依照权重比例抉择下标。

var Solution = function(w) {    pre = new Array(w.length).fill(0);    pre[0] = w[0];    for (let i = 1; i < w.length; ++i) {        pre[i] = pre[i - 1] + w[i];    }    this.total = _.sum(w);};Solution.prototype.pickIndex = function() {    // 生成随机数    const x = Math.floor((Math.random() * this.total)) + 1;    const binarySearch = (x) => {        let low = 0, high = pre.length - 1;        while (low < high) {            const mid = Math.floor((high - low) / 2) + low;            // 一直迫近            if (pre[mid] < x) {                low = mid + 1;            } else {                high = mid;            }        }        return low;    }    return binarySearch(x);};

在数值范畴内二分查找(TODO)