#数据结构与算法学习笔记#剑指Offer6:旋转数组的最小数字(Java、C/C++)

2018.8.1

思路:首先我们先明确最小的数必然出现在旋转的分界点上。二分查找o(logn),注意:1.相等元素,2.子序列递增有序/仍然为旋转数组,3.用子序列中点与尾点比较(比与头点)更容易实现。

当然,也可以从尾到头一个个做一个复杂度o(n)的遍历~当然那也太没有追求了哈哈

题目描述

把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。 输入一个非减排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。 例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。 NOTE:给出的所有元素都大于0,若数组大小为0,请返回0。

/**
 * 
 * @author ChopinXBP
 * 把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾,我们称之为数组的旋转。
 * 输入一个非减排序的数组的一个旋转,输出旋转数组的最小元素。
 * 例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转,该数组的最小值为1。 
 * NOTE:给出的所有元素都大于0,若数组大小为0,请返回0。
 * 
 * 首先我们先明确最小的数必然出现在旋转的分界点上。
 * 思路:二分法,注意1.相等元素,2.子序列递增有序/仍然为旋转数组,3.用子序列中点与尾点比较(比与头点)更容易实现
 *
 */

public class minNumberInRotateArray_6 {

	private static int[] test = {4,5,6,7,9,1,2,3,4,5};

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		int min = Solution(test);
		System.out.println(min);
	}

	public static int Solution(int[] array) {
		if (array.length == 0)
			return 0;

		int flag = (array.length - 1) / 2; // 标记中间元素
		int head = 0;
		int tail = array.length - 1;

		while (head != tail) {
			//中点在分隔点前
			if(array[flag] > array[tail]){
				head = flag + 1;
			}
			//中点在分隔点后
			else if(array[flag] <= array[tail]){
				//子序列非递减有序
				if(array[head] <= array[flag]){
					flag = head;
					break;
				}
				//子序列仍然为旋转数组
				else{
					tail = flag;
				}
			}
			flag = (head + tail) / 2;
		}

		return array[flag];
	}

}

C++解答示例(有个回答者特别详细的解析):

剑指Offer中有这道题目的分析。这是一道二分查找的变形的题目。

旋转之后的数组实际上可以划分成两个有序的子数组:前面子数组的大小都大于后面子数组中的元素

注意到实际上最小的元素就是两个子数组的分界线。本题目给出的数组一定程度上是排序的,因此我们试着用二分查找法寻找这个最小的元素。

思路:

(1)我们用两个指针left,right分别指向数组的第一个元素和最后一个元素。按照题目的旋转的规则,第一个元素应该是大于最后一个元素的(没有重复的元素)。

但是如果不是旋转,第一个元素肯定小于最后一个元素。

(2)找到数组的中间元素。

中间元素大于第一个元素,则中间元素位于前面的递增子数组,此时最小元素位于中间元素的后面。我们可以让第一个指针left指向中间元素。

移动之后,第一个指针仍然位于前面的递增数组中。

中间元素小于第一个元素,则中间元素位于后面的递增子数组,此时最小元素位于中间元素的前面。我们可以让第二个指针right指向中间元素。

移动之后,第二个指针仍然位于后面的递增数组中。

这样可以缩小寻找的范围。

(3)按照以上思路,第一个指针left总是指向前面递增数组的元素,第二个指针right总是指向后面递增的数组元素。

最终第一个指针将指向前面数组的最后一个元素,第二个指针指向后面数组中的第一个元素。

也就是说他们将指向两个相邻的元素,而第二个指针指向的刚好是最小的元素,这就是循环的结束条件。

到目前为止以上思路很耗的解决了没有重复数字的情况,这一道题目添加上了这一要求,有了重复数字。

因此这一道题目比上一道题目多了些特殊情况:

我们看一组例子:{1,0,1,1,1} 和 {1,1, 1,0,1} 都可以看成是递增排序数组{0,1,1,1,1}的旋转。

这种情况下我们无法继续用上一道题目的解法,去解决这道题目。因为在这两个数组中,第一个数字,最后一个数字,中间数字都是1。

第一种情况下,中间数字位于后面的子数组,第二种情况,中间数字位于前面的子数组。

因此当两个指针指向的数字和中间数字相同的时候,我们无法确定中间数字1是属于前面的子数组还是属于后面的子数组。

也就无法移动指针来缩小查找的范围。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <stack>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class Solution {
public:
    int minNumberInRotateArray(vector<int> rotateArray) {
        int size = rotateArray.size();
        if(size == 0){
            return 0;
        }//if
        int left = 0,right = size - 1;
        int mid = 0;
        // rotateArray[left] >= rotateArray[right] 确保旋转
        while(rotateArray[left] >= rotateArray[right]){
            // 分界点
            if(right - left == 1){
                mid = right;
                break;
            }//if
            mid = left + (right - left) / 2;
            // rotateArray[left] rotateArray[right] rotateArray[mid]三者相等
            // 无法确定中间元素是属于前面还是后面的递增子数组
            // 只能顺序查找
            if(rotateArray[left] == rotateArray[right] && rotateArray[left] == rotateArray[mid]){
                return MinOrder(rotateArray,left,right);
            }//if
            // 中间元素位于前面的递增子数组
            // 此时最小元素位于中间元素的后面
            if(rotateArray[mid] >= rotateArray[left]){
                left = mid;
            }//if
            // 中间元素位于后面的递增子数组
            // 此时最小元素位于中间元素的前面
            else{
                right = mid;
            }//else
        }//while
        return rotateArray[mid];
    }
private:
    // 顺序寻找最小值
    int MinOrder(vector<int> &num,int left,int right){
        int result = num[left];
        for(int i = left + 1;i < right;++i){
            if(num[i] < result){
                result = num[i];
            }//if
        }//for
        return result;
    }
};
 
int main(){
    Solution s;
    //vector<int> num = {0,1,2,3,4,5};
    //vector<int> num = {4,5,6,7,1,2,3};
    vector<int> num = {2,2,2,2,1,2};
    int result = s.minNumberInRotateArray(num);
    // 输出
    cout<<result<<endl;
    return 0;
}

#Coding一小时,Copying一秒钟。留个言点个赞呗,谢谢你#

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转载自blog.csdn.net/qq_20304723/article/details/81327271