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Java에서 이분법을 구현하는 방법

WBOY
풀어 주다: 2023-05-03 10:04:06
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Java에서 이분법을 구현하는 방법

정렬 배열에서 특정 숫자가 존재하는지 알아보세요

Java에서 이분법을 구현하는 방법

아이디어:

  • 정렬 배열이므로 먼저 중간점 위치를 구하고, 중간점은 배열을 왼쪽으로 나눌 수 있습니다. 그리고 오른쪽 절반.

  • 중점 위치 값이 목표 값과 같을 경우 중간점 위치를 직접 반환합니다.

  • 중간점 위치의 값이 목표값보다 작은 경우 배열의 중간점을 기준으로 왼쪽으로 가서 같은 방법으로 검색합니다.

  • 중간점 위치의 값이 목표값보다 큰 경우 배열의 중간점의 오른쪽을 잡아 같은 방법으로 검색합니다.

  • 끝까지 찾을 수 없으면 -1을 반환합니다.

Code

class Solution {
    public int search(int[] arr, int t) {
        if (arr == null || arr.length < 1) {
            return -1;
        }
        int l = 0;
        int r = arr.length - 1;
        while (l <= r) {
            int m = l + ((r - l) >> 1);
            if (arr[m] == t) {
                return m;
            } else if (arr[m] > t) {
                r = m - 1;
            } else {
                l = m + 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}
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시간 복잡도 O(logN). O(logN)

在一个有序数组中,找大于等于某个数最左侧的位置

Java에서 이분법을 구현하는 방법

示例 1:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 5

输出: 2

说明:如果要在num这个数组中插入 5 这个元素,应该是插入在元素 3 和 元素 5 之间的位置,即 2 号位置。

示例 2:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 2

输出: 1

说明:如果要在num这个数组中插入 2 这个元素,应该是插入在元素 1 和 元素 3 之间的位置,即 1 号位置。

示例 3:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 7

输出: 4

说明:如果要在num这个数组中插入 7 这个元素,应该是插入在数组末尾,即 4 号位置。

通过上述示例可以知道,这题本质上就是求在一个有序数组中,找大于等于某个数最左侧的位置,如果不存在,就返回数组长度(表示插入在最末尾位置)

我们只需要在上例基础上进行简单改动即可,上例中,我们找到满足条件的位置就直接return

if (arr[m] == t) {
    return m;
}
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在本问题中,因为要找到最左侧的位置,所以,在遇到相等的时候,只需要先把位置记录下来,不用直接返回,然后继续去左侧找是否还有满足条件的更左边的位置。

同时,在遇到arr[m] > t条件下,也需要记录下此时的m位置,因为这也可能是满足条件的位置。

代码:

class Solution {
    public static int searchInsert(int[] arr, int t) {
        int ans = arr.length;
        int l = 0;
        int r = arr.length - 1;
        while (l <= r) {
            int m = l + ((r - l)>>1);
            if (arr[m] >= t) {
                ans = m;
                r = m - 1;
            } else  {
                l = m + 1;
            } 
        }
        return ans;
    }
}
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整个算法的时间复杂度是O(logN)

在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

Java에서 이분법을 구현하는 방법

思路

本题也是用二分来解,当通过二分找到某个元素的时候,不急着返回,而是继续往左(右)找,看能否找到更左(右)位置匹配的值。

代码如下:

class Solution {
    public static int[] searchRange(int[] arr, int t) {
        if (arr == null || arr.length < 1) {
            return new int[]{-1, -1};
        }
        return new int[]{left(arr,t),right(arr,t)};   
    }
    public static int left(int[] arr, int t) {
        if (arr == null || arr.length < 1) {
            return -1;
        }
        int ans = -1;
        int l = 0;
        int r = arr.length - 1;
        while (l <= r) {
            int m = l + ((r - l) >> 1);
            if (arr[m] == t) {
               ans = m;
               r = m - 1;
            } else if (arr[m] < t) {
                l = m +1;
            } else {
                // arr[m] > t
                r = m - 1;
            }
        }
        return ans;
    }
    public static int right(int[] arr, int t) {
        if (arr == null || arr.length < 1) {
            return -1;
        }
        int ans = -1;
        int l = 0;
        int r = arr.length - 1;
        while (l <= r) {
            int m = l + ((r - l) >> 1);
            if (arr[m] == t) {
               ans = m;
               l = m + 1;
            } else if (arr[m] < t) {
                l = m +1;
            } else {
                // arr[m] > t
                r = m - 1;
            }
        }
        return ans;
    }
}
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时间复杂度 O(logN)

局部最大值问题

Java에서 이분법을 구현하는 방법

思路

假设数组长度为N,首先判断0号位置的数和N-1位置的数是不是峰值位置。

0号位置只需要和1号位置比较,如果0号位置大,0号位置就是峰值位置,可以直接返回。

N-1号位置只需要和N-2号位置比较,如果N-1号位置大,N-1号位置就是峰值位置,可以直接返回。

如果0号位置和N-1在上轮比较中均是最小值,那么数组的样子必然是如下情况:

Java에서 이분법을 구현하는 방법

由上图可知,[0..1]区间内是增长趋势, [N-2...N-1]区间内是下降趋势。

那么峰值位置必在[1...N-2]之间出现。

此时可以通过二分来找峰值位置,先来到中点位置,假设为mid,如果中点位置的值比左右两边的值都大:

arr[mid] > arr[mid+1] && arr[mid] > arr[mid-1]
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mid位置即峰值位置,直接返回。

否则,有如下两种情况:

情况一:mid 位置的值比 mid - 1 位置的值小

趋势如下图:

Java에서 이분법을 구현하는 방법

则在[1...(mid-1)]

정렬된 배열에서 특정 숫자보다 크거나 같은 가장 왼쪽 위치를 찾습니다

Java에서 이분법을 구현하는 방법

예 1:

Java에서 이분법을 구현하는 방법Input: nums = [1,3,5,6], target = 5

🎜Output: 2🎜🎜설명: 원하는 경우 num을 사용하려면 이 배열에 삽입된 요소 5는 요소 3과 요소 5 사이, 즉 위치 2에 삽입되어야 합니다. 🎜🎜예제 2:🎜🎜입력: nums = [1,3,5,6], target = 2🎜🎜출력: 1🎜🎜설명: num 배열에 2를 삽입하려는 경우 요소는 요소 1과 요소 3 사이, 즉 위치 1에 삽입되어야 합니다. 🎜🎜예 3:🎜🎜입력: nums = [1,3,5,6], target = 7🎜🎜출력: 4🎜🎜설명: num 배열에 7을 삽입하려는 경우 요소는 배열의 끝, 즉 위치 4에 삽입되어야 합니다. 🎜🎜위의 예를 보면 이 질문의 본질은 순서 배열에서 특정 숫자보다 크거나 같은 가장 왼쪽 위치를 찾는 것임을 알 수 있습니다. 존재하지 않으면 배열의 길이를 반환합니다(표시). 마지막 위치에 삽입됨)🎜🎜위 예시를 토대로 간단한 변경만 하면 됩니다. 위 예시에서는 조건에 맞는 위치를 찾으면 바로 return<을 합니다. /code>🎜
public class LeetCode_0162_FindPeakElement {
    public static int findPeakElement(int[] nums) {
        if (nums.length == 1) {
            return 0;
        }
        int l = 0;
        int r = nums.length - 1;
        if (nums[l] > nums[l + 1]) {
            return l;
        }
        if (nums[r] > nums[r - 1]) {
            return r;
        }
        l = l + 1;
        r = r - 1;
        while (l <= r) {
            int mid = l + ((r - l) >> 1);
            if (nums[mid] > nums[mid + 1] && nums[mid] > nums[mid - 1]) {
                return mid;
            }
            if (nums[mid] < nums[mid + 1]) {
                l = mid + 1;
            } else if (nums[mid] < nums[mid - 1]) {
                r = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}
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🎜 이 질문에서는 가장 왼쪽 위치를 찾아야 하므로동등할 때 직접 반환하지 않고 먼저 위치만 기록한 다음 계속해서 왼쪽으로 이동하여 위치가 있는지 확인하면 됩니다. 조건을 충족하는 왼쪽 위치입니다. 🎜🎜동시에 arr[m] > t가 나타나면 m 위치도 기록해야 합니다. 조건을 만족하는 곳이기도 합니다. 🎜🎜코드: 🎜rrreee🎜전체 알고리즘의 시간 복잡도는 O(logN)입니다. 🎜🎜정렬된 배열에서 요소의 첫 번째 위치와 마지막 위치 찾기🎜🎜 방법 Java에서 이분법을 구현하려면🎜🎜Thinking🎜🎜이 질문도 이분법으로 해결됩니다. 이분법을 통해 요소가 발견되면 서두르지 말고 계속해서 왼쪽(오른쪽)으로 검색하여 찾을 수 있는지 확인하세요. more 왼쪽(오른쪽) 위치와 일치시킬 값입니다. 🎜🎜코드는 다음과 같습니다: 🎜rrreee🎜시간 복잡도 O(logN). 🎜🎜로컬 최대 문제🎜🎜Java에서 이분법을 구현하는 방법🎜🎜 아이디어 🎜🎜 배열의 길이가 N이라고 가정하고, 먼저 0 위치에 있는 숫자와 N-1</code에 있는 숫자가 있는지 확인하세요. > 위치는 피크 위치입니다. 🎜🎜<code>0 위치는 1 위치와 비교하면 됩니다. 0 위치가 더 크면 0</ code> position 피크 위치이며 직접 반환될 수 있습니다. 🎜🎜<code>N-1 위치는 N-2 위치와 비교하면 됩니다. N-1 위치가 더 큰 경우 < code>N Position -1
은 피크 위치이며 직접 반환될 수 있습니다. 🎜🎜마지막 비교 라운드에서 0 위치와 N-1이 모두 최소값인 경우 배열은 다음과 같아야 합니다. 🎜🎜Java에서 이분법을 구현하는 방법🎜🎜위 그림에서 볼 수 있듯이, [0..1 ]간격은 증가 추세이고, [N-2...N-1]간격은 하락 추세입니다. 🎜🎜그러면 피크 위치는 [1...N-2] 사이에 나타나야 합니다. 🎜🎜이때, 이등분을 통해 정점 위치를 찾을 수 있습니다. 먼저 중간점 위치의 값이 더 크다면 중간이라고 가정하고 중간점 위치로 이동합니다. 왼쪽과 오른쪽 값보다 :🎜rrreee🎜 mid 위치가 피크 위치로 바로 반환됩니다. 🎜🎜그렇지 않으면 다음과 같은 두 가지 상황이 있습니다. 🎜🎜사례 1: mid 포지션의 가치가 mid-1 포지션의 가치보다 작습니다. 🎜🎜추세는 다음과 같습니다. 🎜🎜Java 이분법 구현 방법🎜🎜은 [1...(mid- 1)] 간격 두 포인트. 🎜🎜사례 2: 중간 위치의 가치가 중간 + 1 위치의 가치보다 작습니다🎜🎜 추세는 다음과 같습니다. 🎜🎜🎜🎜

则在[(mid+1)...(N-2)]区间内继续上述二分。

完整代码

public class LeetCode_0162_FindPeakElement {
    public static int findPeakElement(int[] nums) {
        if (nums.length == 1) {
            return 0;
        }
        int l = 0;
        int r = nums.length - 1;
        if (nums[l] > nums[l + 1]) {
            return l;
        }
        if (nums[r] > nums[r - 1]) {
            return r;
        }
        l = l + 1;
        r = r - 1;
        while (l <= r) {
            int mid = l + ((r - l) >> 1);
            if (nums[mid] > nums[mid + 1] && nums[mid] > nums[mid - 1]) {
                return mid;
            }
            if (nums[mid] < nums[mid + 1]) {
                l = mid + 1;
            } else if (nums[mid] < nums[mid - 1]) {
                r = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}
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时间复杂度O(logN)

위 내용은 Java에서 이분법을 구현하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!

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원천:yisu.com
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