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力扣HOT100之二分查找:33. 搜索旋转排序数组


这道题第一次做,没什么思路,直接去看灵神的题解了,看完题解才发现需要先做153. 寻找旋转排序数组中的最小值作为前置题,有了这道题的基础以后做本题就比较轻松了。这里先简单说一下寻找旋转排序数组中的最小值。题目如下:

我们阅读完题目不难看出,经过旋转后,数组nums有两种可能的状态:

  1. nums被分为两个局部有序的子数组,每一个子数组都是严格递增的,此时第一个数组中的所有值均大于第二个数组中的最大值;
  2. nums依旧保持整体有序
    因此我们需要利用二分查找来判断,定义left = 0right = nums.size() - 1,使用左闭右开的搜索范围([left, right)),注意,此时nums的最后一个元素始终都不在查找范围内,因为我们需要不断将中间值与num最后一个元素进行比较,以确定最小值与中间值的位置关系。
    1.当nums[mid] > nums.back()时,说明mid此时一定在第一个数组中,因为nums[mid]比第二个数组的最大值都更大,不可能落在第二个数组中,此时数组的最小元素一定在mid的右边,此时我们更新搜索区间的左边界,left = mid + 1
    2.当nums[mid] <= nums.back()时,说明mid此时一定在第二个数组中,因为nums.back()比第一个数组的任意元素都更小,而nums[mid]nums.back()还小,不可能落在第一个数组,此时数组的最小元素一定在mid的左边,此时我们更新搜索区间的右边界,right = mid
    我们使用一个while循环来寻找最小元素的位置,由于我们采用的是左闭右开的查找方式,因此区间合法的条件是left < right,当循环结束后left == right,此时nums[left]或者nums[right]都是最小值。
    有了这道题的基础以后,再回到最开始的题目:33. 搜索旋转排序数组。这道题我们可以直接利用上一题的函数,返回nums数组最小值的下标min_index,然后根据targetnums[min_index]的大小关系执行不同的初始化操作:
    1.如果target < nums[min_index],这种情况就不需要进行二分查找了,一定找不到,直接返回-1
    2.如果上一个情况不满足的话,则说明target有可能在nums中,我们进行进一步的判断:
    (1)如果target > nums.back(),说明target一定在第一个子数组中,此时left = 0, right = min_index
    (2)如果target < nums.back(),说明nums可能被分割为两个有序数组,也可能依然保持整体有序,由于min_index一定是数组最小元素的下标,target一定在min_index的右边,无论是哪种情况都是成立的,此时left = min_index, right = nums.size() - 1,然后我们再进行一次二分查找即可,当我们查找到target时直接返回其下标,否则循环会正常退出,此时我们返回-1即可。
//153. 寻找旋转排序数组中的最小值
class Solution {
public:int findMin(vector<int>& nums){int left = 0, right = nums.size() - 1;   //使用左闭右开的搜索方式[left, right)int mid;while(left < right){mid = (left + right) / 2;if(nums[mid] > nums.back())  //数组最小值在mid的右边left = mid + 1;else right = mid;}return left;}int search(vector<int>& nums, int target) {int min_index = findMin(nums);   //先找出数组中最小元素下标if(target < nums[min_index]) return -1;  //超出范围,直接返回-1int left = target > nums.back() ? 0 : min_index;int right = target > nums.back() ? min_index : nums.size();int mid;while(left < right){mid = (left + right) / 2;if(nums[mid] > target)  right = mid;else if(nums[mid] < target)left = mid + 1;else return mid;}return -1;}
};

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