LeetCode 二分法

基础部分

69. x 的平方根

简单

实现 int sqrt(int x) 函数。

计算并返回 x 的平方根,其中 x 是非负整数。

由于返回类型是整数,结果只保留整数的部分,小数部分将被舍去。

示例 1:

输入: 4
输出: 2

示例 2:

输入: 8
输出: 2
说明: 8 的平方根是 2.82842..., 
     由于返回类型是整数,小数部分将被舍去。
class Solution {
    public static int mySqrt(int x) {
        if (x >= 2147395600) return 46340; //乘积不能超过int
        int l = 0, r = x > 46340 ? 46340 : x;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (true){
            int a = mid * mid;
            if (a == x || a < x && a + mid + mid + 1 > x) break;
            else if (a < x) l = mid + 1;
            else r = mid - 1;
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        return mid;
    }
}

744. 寻找比目标字母大的最小字母

简单

给你一个排序后的字符列表 letters ,列表中只包含小写英文字母。另给出一个目标字母 target,请你寻找在这一有序列表里比目标字母大的最小字母。

在比较时,字母是依序循环出现的。举个例子:

  • 如果目标字母 target = 'z' 并且字符列表为 letters = ['a', 'b'],则答案返回 'a'

示例:

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "a"
输出: "c"

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "c"
输出: "f"

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "d"
输出: "f"

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "g"
输出: "j"

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "j"
输出: "c"

输入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "k"
输出: "c"

提示:

  1. letters长度范围在[2, 10000]区间内。
  2. letters 仅由小写字母组成,最少包含两个不同的字母。
  3. 目标字母target 是一个小写字母。
class Solution {
    public char nextGreatestLetter(char[] letters, char target) {
        int l = 0;
        int r = letters.length - 1;
        while (l <= r){
            int mid = (l+r)/2;
            if (letters[r] < target) break;
            if (letters[mid] > target) r = mid - 1;
            else l = mid + 1;
        }
        return r+1 < letters.length ? letters[r+1] : letters[0];
    }
}

540. 有序数组中的单一元素

中等

给定一个只包含整数的有序数组,每个元素都会出现两次,唯有一个数只会出现一次,找出这个数。

示例 1:

输入: [1,1,2,3,3,4,4,8,8]
输出: 2

示例 2:

输入: [3,3,7,7,10,11,11]
输出: 10

注意: 您的方案应该在 O(log n)时间复杂度和 O(1)空间复杂度中运行。

class Solution {
    public int singleNonDuplicate(int[] nums) {
        int l = 0, r = nums.length - 1;
        int mid = (l+r)/2;
        while (l <= r){
            if (mid > 0 && nums[mid] == nums[mid-1]){
                if ((r-mid)%2 == 0) r = mid - 2;
                else l = mid + 1;
            }else if (mid < nums.length-1 && nums[mid] == nums[mid+1]){
                if ((r-mid)%2 == 0) l = mid + 2;
                else r = mid - 1;
            }else break;
            mid = (l+r)/2;
        }
        return nums[mid];
    }
}

278. 第一个错误的版本

简单

你是产品经理,目前正在带领一个团队开发新的产品。不幸的是,你的产品的最新版本没有通过质量检测。由于每个版本都是基于之前的版本开发的,所以错误的版本之后的所有版本都是错的。

假设你有 n 个版本 [1, 2, ..., n],你想找出导致之后所有版本出错的第一个错误的版本。

你可以通过调用 bool isBadVersion(version) 接口来判断版本号 version 是否在单元测试中出错。实现一个函数来查找第一个错误的版本。你应该尽量减少对调用 API 的次数。

示例:

给定 n = 5,并且 version = 4 是第一个错误的版本。

调用 isBadVersion(3) -> false
调用 isBadVersion(5) -> true
调用 isBadVersion(4) -> true

所以,4 是第一个错误的版本。 
public class Solution extends VersionControl {
    public int firstBadVersion(int n) {
        int l = 1, r = n;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (isBadVersion(mid)) r = mid-1;
            else l = mid+1;
            mid = l + (r-l)/2; //(l+r)/2容易超过int最大值
        }
        return isBadVersion(mid) ? mid : mid+1;
    }
}

153. 寻找旋转排序数组中的最小值

中等

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] )。

请找出其中最小的元素。

你可以假设数组中不存在重复元素。

示例 1:

输入: [3,4,5,1,2]
输出: 1

示例 2:

输入: [4,5,6,7,0,1,2]
输出: 0
class Solution {
    public int findMin(int[] nums) {
        int l = 0, r = nums.length-1;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[mid] > nums[r]) l = mid + 1;
            else if (nums[mid] < nums[l]) 
                r = mid; //mid有可能是答案,所以不能 mid-1
            else if (nums[mid] == nums[r]) r--;
            else return nums[l]; //l->r是升序的
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        return nums[mid];
    }
}

34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

中等

给定一个按照升序排列的整数数组 nums,和一个目标值 target。找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。

你的算法时间复杂度必须是 O(log n) 级别。

如果数组中不存在目标值,返回 [-1, -1]

示例 1:

输入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
输出: [3,4]

示例 2:

输入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
输出: [-1,-1]
class Solution {
    public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
        if (nums.length == 0) return new int[]{-1,-1};
        
        int l = 0, r = nums.length - 1;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[mid] == target) break;
            else if (nums[mid] > target) r = mid - 1;
            else l = mid + 1;
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        if (nums[mid] != target) return new int[]{-1,-1};
        
        l = 0;
        r = mid;
        int i = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[i] == target) r = i - 1;
            else l = i + 1;
            i = l + (r-l)/2;
        }
        i = nums[i] == target ? i : i+1;
        
        l = mid;
        r = nums.length - 1;
        int j = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[j] == target) l = j + 1;
            else r = j - 1;
            j = l + (r-l)/2;
        }
        j = nums[j] == target ? j : j-1;
        
        return new int[]{i,j};
    }
}

频率排序

668,410,1044,887,4,300,483,658,354,911,644,862,793,718,378,1095,33,497

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