第三节 二分

发布时间 2023-07-12 08:46:38作者: So_noSlack

介绍

故事分享?:

有一天小明到图书馆借了 N 本书,出图书馆的时候,警报响了,于是保安把小明拦下,要检查一下哪本书没有登记出借。小明正准备把每一本书在报警器下过一下,以找出引发警报的书,但是保安露出不屑的眼神:你连二分查找都不会吗?于是保安把书分成两堆,让第一堆过一下报警器,报警器响;于是再把这堆书分成两堆…… 最终,检测了 logN 次之后,保安成功的找到了那本引起警报的书,露出了得意和嘲讽的笑容。于是小明背着剩下的书走了。 从此,图书馆丢了 N - 1 本书。

保安怎么知道只有一本书?没有登记出借,万一全部都没有登记呢​?

这个故事其实说出了二分查找需要的条件

  • 用于查找的内容逻辑上来说是需要有序的
  • 查找的数量只能是一个,而不是多个

比如在一个有序的数组并且无重复元素的数组中,例如[1, 2, 3, 4, 5, 6],需要查找3的位置就可以使用二分查找。

在二分查找中,目标元素的查找区间的定义十分重要,不同的区间的定义写法不一样

因为查找的区间是不断迭代的,所以确定查找的范围十分重要,主要就是左右区间的开和闭的问题,开闭不一样,对应的迭代方式也不一样,有以下两种方式:

  • 左闭右闭 [left, right]

  • 左闭右开 [left, right)

例子

题目如下:

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 \(-1\)

示例一:

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

示例二:

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。