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代码随想录算法训练营第一天|704二分查找 27移除数组 977.有序数组的平方

时间:2024-09-17 19:24:08浏览次数:13  
标签:right val nums int 随想录 数组 移除 left

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:

  1. 你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
  2. n 将在 [1, 10000]之间。
  3. 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:

  1. 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)
  2. 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
From: https://blog.csdn.net/weixin_47681529/article/details/142149646

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