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【二分】LeetCode 33. 搜索旋转排序数组【中等】

2022-06-13 00:01:22  阅读:143  来源: 互联网

标签:二分 有序 target nums 33 mid 数组 LeetCode


整数数组 nums 按升序排列,数组中的值 互不相同 。

在传递给函数之前,nums 在预先未知的某个下标 k(0 <= k < nums.length)上进行了 旋转,使数组变为 [nums[k], nums[k+1], ..., nums[n-1], nums[0], nums[1], ..., nums[k-1]](下标 从 0 开始 计数)。例如, [0,1,2,4,5,6,7] 在下标 3 处经旋转后可能变为 [4,5,6,7,0,1,2] 。

给你 旋转后 的数组 nums 和一个整数 target ,如果 nums 中存在这个目标值 target ,则返回它的下标,否则返回 -1 。

 

示例 1:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0
输出:4


示例 2:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3
输出:-1


示例 3:

输入:nums = [1], target = 0
输出:-1
 

提示:

1 <= nums.length <= 5000
-10^4 <= nums[i] <= 10^4
nums 中的每个值都 独一无二
题目数据保证 nums 在预先未知的某个下标上进行了旋转
-10^4 <= target <= 10^4
 

进阶:你可以设计一个时间复杂度为 O(log n) 的解决方案吗?

分析

方法一:二分查找

对于有序数组,可以使用二分查找方法查找元素。

但是这道题目中,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,这样还能进行二分查找嘛?答案是可以的。

我们发现,我们将数组从中间分开成左右两部分的时候,一定有部分数组是有序的。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] 和 [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查找的时候查看当前mid为分割位置分割出来的两个部分[1, mid]和[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改该如何改变二分查找的上下界,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:

(1)如果[1, mid-1]是有序数组,且target的大小满足[nums[l], 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。

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

 

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:
    def search(self, nums: List[int], target: int) -> int:
        if not nums:
            return -1
        l, r = 0, len(nums) - 1
        while l <= r:
            mid = (l + r) // 2
            if nums[mid] == target:
                return mid

            if nums[0] <= nums[mid]:
                if nums[0] <= target <= nums[mid]:
                    r = mid - 1
                else:
                    l = mid + 1
            else:
                if nums[mid] < target <= nums[len(nums) - 1]:
                    l = mid + 1
                else:
                    r = mid - 1
        return -1

时间复杂度:O(log n),其中n为nums数组的大小。整个算法时间复杂度即为二分查找的时间复杂度O(log n)。

空间复杂度:O(1),只需要常数级别的空间存放量。

 

标签:二分,有序,target,nums,33,mid,数组,LeetCode
来源: https://www.cnblogs.com/ariel-dreamland/p/16369328.html

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