leetcode【数组】 704. 二分查找

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长路Java 2021-10-11 16:51:18 ©著作权

文章标签 leetcode 算法数据结构数组 java 文章分类 代码人生

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前言
题目
题解
参考资料

前言

哈喽，我是长路，目前刚刚大三，方向是后端也偶尔捣鼓下前端，现在的主语言是Java。之前一大段时间都是在学习web开发的一些技术，就很久没有进行类似于数据结构、算法之类的学习与刷题，打算这段时间拾起来好好学一学、搞一搞。

这段时间也是机缘巧合看到草帽路飞的博客，加了自学群，正巧看到博主组织在群里组织了leetcode刷题打卡活动，我也就参与进来，为期一个月，打算坚持每天都花一些时间做一些题目，并通过博客的方式来进行记录。

题目

题目来源leetcode

leetcode地址：704. 二分查找，难度：简单。

题目描述(摘自leetcode)：

给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target  ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1

示例 1:
    输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
    输出: 4
    解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4
    示例 2:

示例 2:
    输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
    输出: -1
    解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1

提示：
    你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
    n 将在 [1, 10000]之间。
    nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间

本地调试代码：

class Solution {
public int search(int[] nums, int target) {
        ....
    }

public static void main(String[] args) {
Solution solution = new Solution();
int[] arr = new int[]{-1,0,3,5,9,12};//这里修改数组内容
System.out.println(solution.search(arr, 2));//数组、目标值
    }
}

题解

思路：

看清题干"整型数组 nums为有序升序"，我们直接可以直接通过二分法来进行定位指定元素。
中间数组索引：第一次为整个数组的中间元素下标，之后根据比对的元素大小来进行左半区间、右半区间定位
其他见注释即可。

代码：时间复杂度：O(logn)、空间复杂度：O(1)

class Solution {
public int search(int[] nums, int target) {
//边界条件：数组大小为空、为null情况直接返回-1
if (nums.length == 0 || nums == null) {
return -1;
        }
int begin = 0;//左索引
int end = nums.length - 1;//右索引
while (begin <= end) { //终止条件，一旦不符合条件就说明所有的情况都已经比对结束，没有在数组中找到指定元素
int mid = begin + (end - begin) / 2;  //中间索引
if (nums[mid] == target) {  //情况一：一旦中间值=目标值，说明找到，直接返回下标
return mid;
            } else if (nums[mid] < target) { //情况二：一旦中间值<目标值，那就说明可能的目标值在右半区间，左索引=mid，之后就会最大程度进行中间索引的定位
begin = mid + 1;
            } else {//情况三：同情况二差不多，中间值>目标值，此时目标值就在左半区间
end = mid - 1;
            }
        }
return -1;
    }
}

根据最优题解优化以及细节部分：包含=>的意思是左边为原本洗的代码，右边为参考最优解

第10行： int mid = (begin+end)/2  => int mid = begin+(end-begin)/2 。
思考：若是begin与end的值都是一个大致，原本begin+end就可能出现值溢出情况，最后的结果可能与原值不符，导致最终结果有误。目的就是防止溢出情况。
第14、16行：若是begin=mid以及end=mid的话，就会出现死循环的情况，如案例[-1, 0, 3, 5, 9, 12]中找目标值2。所以左右边界赋值时要+-1。