【二分法】LeetCode-Search Insert Position

前言

今天在LeetCode遇到一個這樣的題目.

SearchInsertPosition@2x.png

題目意思就是給一個排好序的數(shù)組和要尋找的數(shù),若數(shù)組存在透且,返回它的index性誉,否則返回它該插入的位置摘仅。

思考

拿到這個問題靶庙,哇,這不就是普通的二分法嗎娃属?那就刷刷的寫下了二分法的代碼:

func searchInsert(_ nums: [Int], _ target: Int) -> Int {
    var low = 0
    var high = nums.count - 1
    var mid = -1
    while low <= high {
        mid = (high + low) / 2
        if target == nums[mid] {
            return mid
        }else if target > nums[mid] {
            low = mid + 1
        }else {
            high = mid - 1
        }
    }
    return -1
}

以上代碼是最原始的二分查找法,若存在返回對應的索引护姆,不存在返回-1矾端。而題目額外要求找不到,就返回要插入的位置卵皂。這時候我就糾結low秩铆,mid,high之間灯变,究竟哪一個才是要插入的位置呢殴玛?想了半天沒思緒,看了下答案添祸,只需要將return -1改為return low就可以了滚粟。

疑惑

為什么是返回low,而不是返回high刃泌,或者是返回mid凡壤。所以我又搜了一下關于二分法的相關資料署尤,看完這篇博客后,恍然大悟亚侠。

二分法有很多變種形式曹体,例如查找最后一個等于或者小于key的元素等形式(可以去看該博客)。最后該博客硝烂,總結了二分法各形式變化箕别,以下為該博客的結論:

1、首先確定返回的是left滞谢,還是right

  • 跳出while (left <= right)循環(huán)條件是right < left串稀,且right = left - 1。
  • right和left一定是卡在"邊界值"的左右兩邊
  • 如果是比較值為key爹凹,查找小于等于(或者是小于)key的元素厨诸,則邊界值就是等于key的所有元素的最左邊那個,其實應該返回left禾酱。

例子

以數(shù)組{1, 2, 3, 3, 4, 5}為例微酬,如果需要查找第一個等于或者小于3的元素下標,我們比較的key值是3颤陶,則最后left和right需要滿足以下條件:

例子.png

我們比較的key值是3颗管,所以此時我們需要返回left

2、判斷出比較符號

int mid = (left + right) / 2;
if (array[mid] ? key) {
    //... right = xxx;
}
else {
    // ... left = xxx;
}

也就是這里的 if (array[mid] ? key) 中的判斷符號滓走,結合步驟1和給出的條件垦江,如果是查找小于等于key的元素,則知道應該使用判斷符號>=搅方,因為是要返回left比吭,所以如果array[mid]等于或者大于key,就應該使用>=姨涡,以下是完整代碼

// 查找小于等于key的元素
int mid = (left + right) / 2;
if (array[mid] >= key) {
    right = mid - 1;
}
else {
    left = mid + 1;
}

為什么返回的是low

套用結論衩藤,high = low - 1

  • target小于所有元素,插入的位置是0涛漂,high為-1赏表,low=0才能跳出循環(huán)
  • target大于所有元素,插入的位置的數(shù)組的長度count匈仗,high為count-1瓢剿,low=count才能跳出循環(huán)
  • target小于數(shù)組中某些元素,大于某些元素悠轩,問題就轉化為查找第一個大于target的元素下標间狂。根據(jù)結論,high和low總是在臨界值的兩邊哗蜈,那么就相當于 high-target-low前标,因此返回low

總上述三種情況坠韩,返回low都符合題目要求

總結

看似簡單的二分法,如果換種提問方式炼列,或許就繞進去出不來了只搁。因此,在這里做這個總結俭尖,加深自己的理解

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