04、JS实现:用⼆分法思想实现搜索旋转排序数组(一步一步剖析,很详细)

news2024/11/23 18:31:03

搜索旋转排序数组

  • Ⅰ、搜索旋转排序数组:
    • 1、题目描述:
    • 2、解题思路:
    • 3、实现代码:
  • Ⅱ、小结:

Ⅰ、搜索旋转排序数组:

1、题目描述:

给你⼀个升序排列的整数数组 nums ,和⼀个整数 target 。
假设按照升序排序的数组在预先未知的某个点上进⾏了旋转。(例如,数组 [0,1,2,4,5,6,7] 可能变为 [4,5,6,7,0,1,2] )。
请你在数组中搜索 target ,如果数组中存在这个⽬标值,则返回它的索引,否则返回 -1 。
示例 1:
输⼊:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 0
输出:4
示例 2:
输⼊:nums = [4,5,6,7,0,1,2], target = 3
输出:-1
示例 3:
输⼊:nums = [1], target = 0
输出:-1

提示:
1 <= nums.length <= 5000
-10^4 <= nums[i] <= 10^4 nums 中的每个值都 独⼀⽆⼆ nums 肯定会在某个点上旋转
-10^4 <= target <= 10^4

2、解题思路:

题⽬要求时间复杂度为 logn,因此基本就是⼆分法了。 这道题⽬不是直接的有序数组,不然就是 easy 了。
⾸先要知道,我们随便选择⼀个点,将数组分为前后两部分,其中⼀部分⼀定是有序的。

具体步骤:
我们可以先找出 mid,然后根据 nums[mid] 来判断,mid 是在有序的部分还是⽆序的部分;
假如 nums[mid] ⼩于 nums[start],则mid ⼀定在右边有序部分。
假如 nums[mid] ⼤于等于 nums[start], 则 mid ⼀定在左边有序部分。
注意等号的考虑 然后我们继续判断 target 在哪⼀部分, 我们就可以舍弃另⼀部分了;
我们只需要⽐较 target 和有序部分的边界关系就⾏了。
⽐如:mid 在右侧有序部分,即 [mid, end] 那么我们只需要判断 target >= nums[mid] && target <= nums[end] 就能知道 target 在右侧有序部分,我们就可以舍弃左边部分了(start = mid + 1), 反之亦然。


可能存在的问题:
其一、为什么 nums[mid] 小于 nums[start],则右边一定有序,而 nums[mid] ⼤于等于 nums[start],则
左边一定有序?
答:因为整数数组 nums 是升序排列的,且在未知的某个点上进⾏了旋转,那么其 nums[end] < nums[start] 
是一定成立的;因此若 nums[mid] >= nums[start],就说明 nums[start] 到 nums[mid-1] 是升序的,因
此就可以说左边是有序部分;同理,若 nums[mid] < nums[start],就说明 nums[mid+1] 到 nums[end] 是
升序的;

3、实现代码:

其一、代码为:


const searchPermutation = (nums, target) => {
  // 时间复杂度:O(logn)
  // 空间复杂度:O(1)
  let start = 0
  let end = nums.length - 1
  while (start <= end) {
    // 此时的 ((end - start) >> 1) 操作是除法操作,但是会向下取整;
    const mid = start + ((end - start) >> 1)

    // 若 nums[mid] === target,则直接将 mid 值返回(即:目标值);
    if (nums[mid] === target) return mid

    if (nums[mid] >= nums[start]) {
      // ⚠ 注意这⾥的等号;
      // 若 nums[mid] >= nums[start] 成立,就表示 [start, mid] 有序;
      if (target >= nums[start] && target <= nums[mid]) {
        // 表示:target 在 [start, mid] 之间;
        // 其实 target 不可能等于 nums[mid], 但是为了对称,还是加上了等号;
        end = mid - 1
      } else {
        // 表示:target 不在 [start, mid] 之间;
        start = mid + 1
      }
    } else {
      // 若 nums[mid] >= nums[start] 不成立,就表示 [mid, end] 有序;
      if (target >= nums[mid] && target <= nums[end]) {
        // 表示:target 在 [mid, end] 之间;
        start = mid + 1
      } else {
        // 表示:target 不在 [mid, end] 之间;
        end = mid - 1
      }
    }
  }
  // 若 while(start <= end){} 没有返回值,就说明:数组中不存在这个 target(即:⽬标值);
  return -1
}

// 此时的返回值为:7;
searchPermutation([6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5], 5)

// 此时的返回值为:-1;
searchPermutation([13, 14, 17, 18, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], 16)


```//代码的执行过程如下所示:


    执行  searchPermutation([6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5], 5)  函数后代码执行的过程:
    
第一次循环:start 为 0,end 为 7,target 为 5,nums 着眼于 nums[0] 到 nums[7];
    start     end   mid     target          nums[mid]        nums[start]
      0   <=   7     3	      5      !==    nums[3]=1    <   nums[0]=6

    start   end   mid      nums[mid]         target         nums[end]
      0      7     3       nums[3]=1    <=     5      <=    nums[7]=5
    
    start
    3+1=4


第二次循环:start 为 4,end 为 7,target 为 5,nums 着眼于 nums[4] 到 nums[7];
    start     end   mid     target          nums[mid]        nums[start]
      4   <=   7     5	      5      !==    nums[5]=3    >=  nums[4]=2

    start   end   mid      nums[start]       target         nums[mid]
      4      7     5       nums[4]=2    <=     5      >     nums[5]=3
    
    start
    5+1=6


第三次次循环:start 为 6,end 为 7,target 为 5,nums 着眼于 nums[6] 到 nums[7];
    start     end   mid     target          nums[mid]        nums[start]
      6   <=   7     6	      5      !==    nums[6]=4    >=  nums[6]=4

    start   end   mid      nums[start]       target         nums[mid]
      6      7     6       nums[6]=4    <=     5      >     nums[6]=4
    
    start
    6+1=7


第四次次循环:start 为 7,end 为 7,target 为 5,nums 着眼于 nums[7] 到 nums[7];
    start     end   mid     target          nums[mid]
      7   <=   7     7	      5      ===    nums[7]=5

   return 7(即:返回 mid 值,此时函数的最终输出结果就是 7);


    执行  searchPermutation([13, 14, 17, 18, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], 16)  函数后代码执行的过程:

第一次循环:start 为 0,end 为 15,target 为 16,nums 着眼于 nums[0] 到 nums[15];
    start     end   mid     target          nums[mid]        nums[start]
      0   <=   15    7	      16     !==    nums[7]=4    <   nums[0]=13

    start   end   mid      nums[mid]         target         nums[end]
      0      15    7       nums[7]=4    <=     16     >     nums[15]=12
    
    end
    7-1=6


第二次循环:start 为 0,end 为 6,target 为 16,nums 着眼于 nums[0] 到 nums[6];
    start     end   mid     target          nums[mid]         nums[start]
      0   <=   6     3	      16     !==    nums[3]=18   >=   nums[0]=13

    start   end   mid      nums[start]         target         nums[mid]
      0      6     3       nums[0]=13     <=     16     <=    nums[3]=18
    
    end
    3-1=2


第三次循环:start 为 0,end 为 2,target 为 16,nums 着眼于 nums[0] 到 nums[2];
    start     end   mid     target          nums[mid]         nums[start]
      0   <=   2     1	      16     !==    nums[1]=14   >=   nums[0]=13

    start   end   mid      nums[start]         target         nums[mid]
      0      2     1       nums[0]=13     <=     16     <=    nums[1]=18
    
    end
    1-1=0
    

第四次次循环:start 为 0,end 为 0,target 为 16,nums 着眼于 nums[0] 到 nums[0];
    start     end   mid     target           nums[mid]         nums[start]
      0   <=   0     0	      16      !==    nums[0]=13   >=   nums[0]=13

    start   end   mid      nums[start]         target         nums[mid]
      0      0     0       nums[0]=13     <=     16      >    nums[0]=13

    start
    0+1=1


第五次次循环:start 为 1,end 为 0,target 为 16,nums 着眼于 nums[1] 到 nums[0];
    start     end
      1    >   0 

   return -1(即:返回 -1 的值,此时函数的最终输出结果就是 -1,说明:数组中不存在 16 (即:⽬标值,target));
   

其二、截图为:

// 调用的函数为:searchPermutation([6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5], 5),此时的返回值为:7;

在这里插入图片描述

// 调用的函数为:searchPermutation([13, 14, 17, 18, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], 16),此时的返回值为:-1;

在这里插入图片描述

Ⅱ、小结:

其一、哪里有不对或不合适的地方,还请大佬们多多指点和交流!
其二、若有转发或引用本文章内容,请注明本博客地址(直接点击下面 url 跳转) https://blog.csdn.net/weixin_43405300,创作不易,且行且珍惜!
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