leetcode题解之33. 搜索旋转排序数组

2021-05-04 13:29

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          方法一:二分搜索

          思路和算法

          题目要求算法时间复杂度必须是 O(log?n)O(\log n) 的级别,这提示我们可以使用二分搜索的方法。

          但是数组本身不是有序的,进行旋转后只保证了数组的局部是有序的,这还能进行二分搜索吗?答案是可以的。

          可以发现的是,我们将数组从中间分开成左右两部分的时候,一定有一部分的数组是有序的。拿示例来看,我们从 6 这个位置分开以后数组变成了 [4, 5, 6][7, 0, 1, 2] 两个部分,其中左边 [4, 5, 6] 这个部分的数组是有序的,其他也是如此。

          这启示我们可以在常规二分搜索的时候查看当前 mid 为分割位置分割出来的两个部分 [l, mid][mid + 1, r] 哪个部分是有序的,并根据有序的那个部分确定我们该如何改变二分搜索的上下界,因为我们能够根据有序的那部分判断出 target 在不在这个部分:

          • 如果 [l, mid - 1] 是有序数组,且 target 的大小满足 [nums[l],nums[mid])[\textit{nums}[l],\textit{nums}[mid]),则我们应该将搜索范围缩小至 [l, mid - 1],否则在 [mid + 1, r] 中寻找。
          • 如果 [mid, r] 是有序数组,且 target 的大小满足 (nums[mid+1],nums[r]](\textit{nums}[mid+1],\textit{nums}[r]],则我们应该将搜索范围缩小至 [mid + 1, r],否则在 [l, mid - 1] 中寻找。

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          需要注意的是,二分的写法有很多种,所以在判断 target 大小与有序部分的关系的时候可能会出现细节上的差别。

          class Solution {
          public:
              int search(vectorint>& nums, int target) {
                  int n = (int)nums.size();
                  if (!n) return -1;
                  if (n == 1) return nums[0] == target ? 0 : -1;
                  int l = 0, r = n - 1;
                  while (l int mid = (l + r) / 2;
                      if (nums[mid] == target) return mid;
                      if (nums[0] if (nums[0] 1;
                          } else {
                              l = mid + 1;
                          }
                      } else {
                          if (nums[mid] 1]) {
                              l = mid + 1;
                          } else {
                              r = mid - 1;
                          }
                      }
                  }
                  return -1;
              }
          };
          
          class Solution:
              def search(self, nums: List[int], target: int) -> int:
                  if not nums:
                      return -1
                  l, r = 0, len(nums) - 1
                  while l 2
                      if nums[mid] == target:
                          return mid
                      if nums[0] if nums[0] 1
                          else:
                              l = mid + 1
                      else:
                          if nums[mid] 1]:
                              l = mid + 1
                          else:
                              r = mid - 1
                  return -1
          

          复杂度分析

          • 时间复杂度: O(log?n)O(\log n),其中 nnnums[]\textit{nums}[] 数组的大小。整个算法时间复杂度即为二分搜索的时间复杂度 O(log?n)O(\log n)

          • 空间复杂度: O(1)O(1) 。我们只需要常数级别的空间存放变量。


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