704二分查找
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:
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。
知识补充:数组是存放在连续内存空间上的相同类型数据的集合。
所以可以看出在C++中二维数组在地址空间上是连续的。
规范代码里为什么使用 >>1 (引用AI解释):
int mid = left + ((right - left) >> 1);
这段代码是用于在二分搜索算法中找到中间位置的索引值。在二分搜索中,我们通常需要在有序数组中找到一个元素的位置,通过不断地将搜索范围缩小到一半来提高搜索效率。
代码解释如下:
- `left` 和 `right` 是表示当前搜索范围的两个索引,其中 `left` 是当前搜索范围的起始索引,`right` 是结束索引。
- `mid = left + ((right - left) >> 1);` 这行代码计算当前搜索范围的中间索引。
为什么要使用 `>> 1` 而不是直接使用 `/ 2` 呢?这里有两个原因:
1. **防止溢出**:当 `right - left` 的值非常大时,直接相加可能会造成整数溢出。使用右移操作 `>> 1` 相当于除以2,但是它是一种位运算,位运算不会导致溢出,因此更安全。
2. **性能优化**:位运算通常比算术运算更快,因此在需要频繁计算中间索引的情况下,使用位运算可以提高算法的执行效率。
总结来说,`mid = left + ((right - left) >> 1);` 这行代码的目的是计算出当前搜索范围的中间索引,同时避免可能的整数溢出,并提高计算效率。
以上是回顾C++基础知识。
以下是python相关:
- middle = (left + right) // 2 计算的是 left 和 right 的平均值,但是结果会被向下取整到最接近的整数。
在 Python 中,整数除法不会导致溢出,因为它会返回一个整数结果。
二分法两个方法思路:
- 左闭右闭:取值两边的left和right都在区间内,所以使用<=。middle作为分隔符,如果命中则直接返回,否则对middle分隔开的两边区间继续进行二分查找(不包括分隔符middle)
- 左闭右开:取值左边left在区间内,右边right在区间外,所以right不参与比较,使用<。middle作为分隔符,如果命中则直接返回,否则对middle分隔开的两边区间继续进行二分查找(由于middle此时未命中,肯定不在区间内,所以作为right的时候可以直接取值,作为left的时候需要令left=middle+1。
class Solution:
def search(self, nums: List[int], target: int) -> int:
# 使用左闭右闭写法,middle作为分割符更好理解
# left, right取值数组两端
left, right = 0, len(nums)-1
# 进入循环判断middle是否命中 1.命中 2.小于目标值 3.大于目标值
while left <= right:
middle = (left + right) //2 # //2用于向下取整的整数除法
if nums[middle] == target:
return middle
elif nums[middle] < target:
left = middle + 1
else:
right = middle - 1
return -1
27移除数组
给你一个数组 nums
和一个值 val
,你需要 原地 移除所有数值等于 val
的元素。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums
中与 val
不同的元素的数量。
假设 nums
中不等于 val
的元素数量为 k
,要通过此题,您需要执行以下操作:
- 更改
nums
数组,使nums
的前k
个元素包含不等于val
的元素。nums
的其余元素和nums
的大小并不重要。 - 返回
k
。
用户评测:
评测机将使用以下代码测试您的解决方案:
int[] nums = [...]; // 输入数组 int val = ...; // 要移除的值 int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的预期答案。 // 它以不等于 val 的值排序。 int k = removeElement(nums, val); // 调用你的实现 assert k == expectedNums.length; sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 个元素 for (int i = 0; i < actualLength; i++) { assert nums[i] == expectedNums[i]; }
如果所有的断言都通过,你的解决方案将会 通过。
示例 1:
输入:nums = [3,2,2,3], val = 3 输出:2, nums = [2,2,_,_] 解释:你的函数函数应该返回 k = 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。 你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。
示例 2:
输入:nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2 输出:5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_] 解释:你的函数应该返回 k = 5,并且 nums 中的前五个元素为 0,0,1,3,4。 注意这五个元素可以任意顺序返回。 你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。
提示:
0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 50
0 <= val <= 100
最初自己的思路:
k初始默认为0,记录当前已保留下来的个数。从头开始遍历i,当数组第i个元素命中val,此时数组不保留该元素,不做操作,继续遍历;如果未命中val,说明在数组中可以保留该元素,并且刚好记录为新数组(原数组上直接修改)的第k个元素,同时k自增,移到下一个下标的同时记录了k的个数。
初始代码:
class Solution:
def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
k = 0
for i in range(len(nums)):
if nums[i] != val:
nums[k] = nums[i]
k += 1
return k
后查看解析,方法是对的,但自己琢磨的不够规范化,可读性也不够,重新整理一遍。
快慢指针:
- 快指针:寻找新数组的元素 ,新数组就是不含有目标元素的数组
- 慢指针:指向更新 新数组下标的位置
规范参考:
class Solution:
def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
# 快慢指针
fast = 0 # 快指针
slow = 0 # 慢指针
size = len(nums)
while fast < size: # 不加等于是因为,a = size 时,nums[a] 会越界
# slow 用来收集不等于 val 的值,如果 fast 对应值不等于 val,则把它与 slow 替换
if nums[fast] != val:
nums[slow] = nums[fast]
slow += 1
fast += 1
return slow
感觉还是习惯C++的自增,会方便一点,后面有空再刷一遍C++的写法,顺便回顾一下i++和++i的区别。
977.有序数组的平方
给你一个按 非递减顺序 排序的整数数组 nums
,返回 每个数字的平方 组成的新数组,要求也按 非递减顺序 排序。
示例 1:
输入:nums = [-4,-1,0,3,10] 输出:[0,1,9,16,100] 解释:平方后,数组变为 [16,1,0,9,100] 排序后,数组变为 [0,1,9,16,100]
示例 2:
输入:nums = [-7,-3,2,3,11] 输出:[4,9,9,49,121]
提示:
1 <= nums.length <= 104
-104 <= nums[i] <= 104
nums
已按 非递减顺序 排序
进阶:
- 请你设计时间复杂度为
O(n)
的算法解决本问题
第一眼看到提示要用双指针,尝试用上一题思路去想,想成快慢指针去了。。发现思路不多,还是不熟练,只能想到数组是先递减后递增,没有想到最大值一定是从两端产生。
由以上:最大值一定是从两端产生,可使用双指针从两端向中间收缩。只需要两端进行比较,每次取出最大值,从数组尾部倒序放置即可。
理解思路后自己写的代码:
class Solution:
def sortedSquares(self, nums: List[int]) -> List[int]:
left, right = 0, len(nums)-1 # 取原数组左右端下标
results = [None] * len(nums)
i = len(nums)-1 # 记录新数组的下标,从后往前
while left <= right: # 取等号,左右标处于同位置时仍做比较,取值完后left将会大于right,此时推出循环
tem_l, tem_r = nums[left] ** 2, nums[right] ** 2
if tem_l > tem_r: # 取左边
results[i] = tem_l
left += 1
else: # 取右边
results[i] = tem_r
right -= 1
i -= 1 # 下标前移
return results
与规范代码大同小异,算是过关:
双指针法
class Solution:
def sortedSquares(self, nums: List[int]) -> List[int]:
l, r, i = 0, len(nums)-1, len(nums)-1
res = [float('inf')] * len(nums) # 需要提前定义列表,存放结果
while l <= r:
if nums[l] ** 2 < nums[r] ** 2: # 左右边界进行对比,找出最大值
res[i] = nums[r] ** 2
r -= 1 # 右指针往左移动
else:
res[i] = nums[l] ** 2
l += 1 # 左指针往右移动
i -= 1 # 存放结果的指针需要往前平移一位
return res
标签:right,val,nums,int,随想录,数组,移除,left
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