Leetcode 33:搜索旋转排列数组(最详细的解法!!!)

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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] )。

搜索一个给定的目标值,如果数组中存在这个目标值,则返回它的索引,否则返回 -1

你可以假设数组中不存在重复的元素。

你的算法时间复杂度必须是 O(log n) 级别。

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

解题思路

由于问题给定的时间复杂度要求是O(logn)级别,所以你当然不能通过直接遍历得到。我们首先想到的是通过二分搜索法,但是这里的二分搜索法需要一些变化。对于第一个例子来说

4   5   6   7   0   1   2
l           m           r

我们首先计算nums[m]=7,然后比较nums[m]>=nums[l],如果成立,说明[l:m]这个区间正常。我们先要在[l:m]这个区间找target,也就是我们要判断nums[l]<=target<=nums[m],如果成立说明在这个区间内,我们让r=m-1,否则的话l=m+1

4   5   6   7   0   1   2
                l   m   r

回到上一步nums[m]>=num[l]成立,nums[l]<=target<=nums[m]也成立,我们将r=m-1

4   5   6   7   0   1   2
                l
                r
                m

此时l==r,而target=0,即返回m

如果我们发现nums[m]<nums[l],说明[m:r]这个区间正常。例如

5   6   7   0   1   2   4
l           m           r

我们就要先判断target是不是在[m:r]这个区间内,也就是判断nums[m]<=target<=nums[r],如果成立l=m+1,否则的话r=m-1

总体的思路就是先找出中间元素,然后判断左右哪个是标准空间(排好序的空间),接着判断元素是不是在标准空间中(因为这是可以确定的)。接着继续回到之前步骤,直到找到为止。

class Solution:
    def search(self, nums, target):
        """
        :type nums: List[int]
        :type target: int
        :rtype: int
        """
        if not nums:
            return -1

        low, high = 0, len(nums) - 1

        while low <= high:
            mid = (low + high) // 2
            if target == nums[mid]:
                return mid

            if nums[low] <= nums[mid]:
                if nums[low] <= target <= nums[mid]:
                    high = mid - 1
                else:
                    low = mid + 1
            else:
                if nums[mid] <= target <= nums[high]:
                    low = mid + 1
                else:
                    high = mid - 1

        return -1

其实就是二分搜索的泛化。

reference:

https://leetcode.com/problems/search-in-rotated-sorted-array/discuss/14437/Python-binary-search-solution-O(logn)-48ms

我将该问题的其他语言版本添加到了我的GitHub Leetcode

如有问题,希望大家指出!!!

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