81 Search in Rotated Sorted Array II

本文介绍了一种改进的二分查找算法,用于在旋转且可能包含重复元素的有序数组中搜索目标值。通过比较中间值与边界值来确定目标值可能存在的区间。

题目链接:https://leetcode.com/problems/search-in-rotated-sorted-array-ii/

题目:

Follow up for "Search in Rotated Sorted Array":
What if duplicates are allowed?

Would this affect the run-time complexity? How and why?

Write a function to determine if a given target is in the array.

解题思路:
数组基本有序,需要查找数字,自然想到二分查找。但是,要把二分查找稍作修改。
这道题和 33 Search in Rotated Sorted Array 基本类似的思路。
主体思路是二分查找。
与普通二分查找不同之处在于,如果中间值不等于目标值之后,并不判断中间值是否大于或小于目标值。
而是,用中间值和下标最右值比大小。
(1) if(nums[mid] < nums[r]):中间值小于最右值,表示中间值和最右值之间是递增有序的,数组中最大值和最小值过渡的地方可能(之所以说可能,是因为,数组本身可能是完全有序的,即存在没有被旋转这种转态)会在中值左侧。此时,若目标值大于中间值,并且目标值小于等于最右值,那么目标值肯定在中值和最右值之间,否则,在中值左侧。
(2) if(nums[mid] > nums[r]):中间值大于最右值,表示中间值和最右值之间存在数组中最大值和最小值过渡。而中值左侧是递增有序的。此时,若目标值小于中间值,并且目标值大于等于最左值,那么目标值肯定在中值和最左值之间,否则,在中值右侧。
(3) if(nums[mid] == nums[r]):中间值等于最右值,说明两者之间都是重复的数,此时将最右值向左移动一位。
因为本题有重复元素的出现,如果我们遇到中间和边缘相等的情况,我们就丢失了哪边有序的信息,因为哪边都有可能是有序的结果。
假设原数组是{1,2,3,3,3,3,3},那么旋转之后有可能是{3,3,3,3,3,1,2},或者{3,1,2,3,3,3,3},这样的我们判断左边缘和中心的时候都是3,如果我们要寻找1或者2,我们并不知道应该跳向哪一半。
解决的办法:只能是对边缘移动一步,直到边缘和中间不在相等或者相遇,这就导致了会有不能切去一半的可能。所以最坏情况(比如全部都是一个元素,或者只有一个元素不同于其他元素,而他就在最后一个)就会出现每次移动一步,总共是n步,算法的时间复杂度变成O(n)。

代码实现:

public class Solution {
    public boolean search(int[] nums, int target) {
        if(nums == null || nums.length == 0)
            return false;
        int l = 0;
        int r = nums.length - 1;
        while(l <= r) {
            int mid = (l + r) / 2;
            if(nums[mid] == target)
                return true;
            if(nums[mid] < nums[r]) {
                if(nums[mid] < target && target <= nums[r])
                    l = mid + 1;
                else
                    r = mid - 1;
            } else if(nums[mid] > nums[r]) {
                if(nums[mid] > target && target >= nums[l])
                    r = mid - 1;
                else
                    l = mid + 1;
            } else
                r --;
        }
        return false;
    }
}
271 / 271 test cases passed.
Status: Accepted
Runtime: 1 ms
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