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整数二分(以数的范围例题为例)

时间:2024-08-03 19:27:32浏览次数:12  
标签:为例 int 元素 mid 整数 边界点 数组 例题 以数

整数二分算法是一种在有序数组序列中查找特定元素的高效算法。‌ 它通过反复将搜索范围缩小一半来进行搜索,‌从而快速找到目标元素的位置。‌这种算法适用于处理已排序的数组,‌通过不断地将搜索区间一分为二,‌来缩小查找范围,‌直到找到目标元素或者搜索区间为空。‌整数二分算法的基本思想是在每次迭代中,‌计算中间元素的索引,‌并根据目标元素与中间元素的大小关系,‌决定下一步搜索的区间。‌如果目标元素等于中间元素,‌则搜索结束;‌如果目标元素小于中间元素,‌则在左半部分继续搜索;‌如果目标元素大于中间元素,‌则在右半部分继续搜索。‌通过这种方式,‌算法能够显著减少必要的搜索次数,‌提高查找效率。‌

整数二分算法的实现可以细分为两种情况:‌寻找的边界点属于数组大于等于x的部分和寻找的边界点属于数组小于等于x的部分。

对于第一种情况:寻找的边界点(相当于例题中的起始位置)属于数组大于等于x的部分            mid=(l+r)/2

从上图我们看出,如果寻找的边界点数组属于大于等于x的部分(q[mid]>=x),则x位于[l,mid]区间,此时再更新边界点,使r=mid,相反,x则位于[mid+1,r]区间,此时再更新边界点,使l=mid+1,具体代码如下:

//区间[l,r]被划分成为[l,mid]和[mid+1,r]时:
int bsearch_1(int l,int r)
{
    while (l < r)
    {
	    int mid = l + r >> 1;
	    if (check(mid))r = mid;
	    else l = mid + 1;

    }
    return l;

}

对于第二种情况:寻找的边界点(相当于例题中的终止位置)属于数组小于等于x的部分        mid=(l+r+1)/2

从上图我们可以看出,如果寻找的边界点数组属于小于等于x的部分(q[mid]<=x),则x位于[mid,r]区间,此时再更新边界点,使l=mid;相反,则x位于[l,mid-1]区间,此时再更新边界点,使r=mid-1,具体代码如下:

//区间[l,r]被划分成为[l,mid-1]和[mid,r]时:
int bsearch_1(int l,int r)
{
    while (l < r)
    {
	    int mid = l + r + 1 >> 1;
	    if (check(mid))l = mid;
	    else r = mid - 1;

    }
    return l;

}

整数二分算法经典例题:给定一个按照升序排列的长度为 n的整数数组,以及 q个查询。对于每个查询,返回一个元素 k的起始位置和终止位置(位置从 0开始计数)。如果数组中不存在该元素,则返回 -1 -1。

输入:

第一行包含整数 n和 q,表示数组长度和询问个数。
第二行包含 n个整数(均在 1∼10000范围内),表示完整数组。接下来 q行,每行包含一个整数 k,表示一个询问元素。

输出:

共 q 行,每行包含两个整数,表示所求元素的起始位置和终止位置。如果数组中不存在该元素,则返回 -1 -1。

示例如下:

输入:

6  3

1  2  2  3  3  4

3

4

5

输出:

3  4

5  5

-1  -1

具体代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std; 
int n,m;
const int N=10010;
int q[N];
int main(){
	cin>>n>>m;
	for(int i=0;i<n;i++){//输入升序数组 
		cin>>q[i];
	} 
	while(m--){
		int x;
		cin>>x;
		int l=0,r=n-1;
		while(l<r){//找x的起始位置 
			int mid=(l+r)/2;
			if(q[mid]>=x)  r=mid;
			else l=mid+1;
		}
		if(q[l]!=x) cout<<"-1 -1"<<endl;
		else{
			cout<<l<<" ";//输出l和r都可以 
			int l=0,r=n-1;
			while(l<r){//找x的终止位置 
				int mid=(l+r+1)/2;
				if(q[mid]<=x) l=mid;
				else r=mid-1; 
			}
			cout<<l<<endl;//出l和r都可以
		} 
	}
	return 0;
} 

标签:为例,int,元素,mid,整数,边界点,数组,例题,以数
From: https://blog.csdn.net/Chenqin1879/article/details/140894679

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