leetcode35. 搜索插入位置

最新推荐文章于 2024-10-09 15:43:52 发布

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#算法 #leetcode #数据结构

原题：https://leetcode.cn/problems/search-insert-position/description/

给定一个排序数组和一个目标值，在数组中找到目标值，并返回其索引。如果目标值不存在于数组中，返回它将会被按顺序插入的位置。

请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。

示例 1:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 5
输出: 2

示例 2:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 2
输出: 1

示例 3:

输入: nums = [1,3,5,6], target = 7
输出: 4

C语言答案：

// 函数用于在已排序的数组nums中查找target，
//如果找到则返回其索引，否则返回插入位置以保持数组排序
int searchInsert(int* nums, int numsSize, int target) {
    int left = 0, right = numsSize - 1, ans = numsSize; 
// 初始化左右指针和答案（默认为数组末尾+1，即插入位置）
    while (left <= right) { // 当左指针小于等于右指针时循环
        int mid = ((right - left) >> 1) + left; // 计算中点，使用位运算提高效率
        if (target <= nums[mid]) { // 如果目标值小于等于中点值
            ans = mid; // 更新答案为中点位置（可能是目标值的位置，或者插入位置）
            right = mid - 1; // 移动右指针到中点左侧
        } else {
            left = mid + 1; // 否则，移动左指针到中点右侧
        }
    }
    return ans; // 返回最终答案
}

C++答案：

class Solution {
public:
    // 定义一个公有成员函数，用于搜索插入位置
    // 参数：nums为有序整数数组，target为待查找或插入的目标值
    // 返回值：target在nums中的索引，如果不存在则返回应该插入的位置
    int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {
        int n = nums.size(); // 获取数组nums的长度
        int left = 0, right = n - 1, ans = n; 
    // 初始化左右指针和答案（默认为数组末尾+1，即插入位置）
        
        // 当左指针小于等于右指针时，进行二分查找
        while (left <= right) {
            // 计算中点位置，使用位运算提高效率
            int mid = ((right - left) >> 1) + left;
            
            // 如果目标值小于等于中点值，说明目标值可能在中点左侧或就是中点
            // 更新答案为中点位置，并将右指针左移
            if (target <= nums[mid]) {
                ans = mid;
                right = mid - 1;
            } 
            // 否则，目标值一定在中点右侧，将左指针右移
            else {
                left = mid + 1;
            }
        }
        
        // 循环结束时，left指向了第一个大于target的元素位置
        // 如果target存在于数组中，则ans已经被更新为target的索引
        // 如果不存在，则ans保持为n，即应该插入的位置
        return ans;
    }
};

为什么要有class呢？什么是class？

一定要学先导知识，不然看不懂。

在C++中，class 关键字用于定义类，类是面向对象编程（OOP）的基础。类是一种用户定义的类型，它封装了数据（成员变量）和操作这些数据的方法（成员函数）。通过将数据和方法组织在一起，类提供了一种创建具有特定属性和行为的对象的方式。

如果你从代码中删除了 class 关键字，并且没有采取其他适当的替代措施，那么将会发生以下情况：

语法错误：首先，如果你直接删除了 class 关键字而没有对代码进行其他修改，那么编译器将报告语法错误。在C++中，class 关键字是定义类的必要部分，没有它，编译器无法识别你正在尝试定义一个类。
结构不再是类：如果你将 class 关键字替换为 struct（在C++中，struct 和 class 非常相似，但默认访问级别不同——struct 的默认访问级别是 public，而 class 的默认访问级别是 private），那么你的代码在语法上将是正确的，但类的行为可能会因为访问级别的改变而有所不同。然而，这并不是简单地“删除 class”的情况。
无法封装：没有类，你就无法利用面向对象编程中的封装特性。封装是隐藏对象的属性和实现细节，仅对外暴露有限的接口的过程。没有类，你就无法定义这样的接口，也无法控制哪些数据可以被外部访问和修改。
无法创建对象：类是创建对象（实例）的模板。没有类，你就无法创建具有特定属性和行为的对象。
无法继承和多态：面向对象编程中的另外两个重要特性是继承和多态。继承允许你定义一个类的子类，子类可以继承父类的属性和方法，并可以添加或覆盖它们。多态允许你以统一的方式处理不同类型的对象。没有类，这些特性都无法实现。
代码结构混乱：如果你的程序完全基于过程化编程，没有使用任何类，那么随着程序规模的增大，代码可能会变得难以维护和理解。类的使用有助于将相关的数据和函数组织在一起，从而提高代码的可读性和可维护性。

总之，class 是C++中面向对象编程的基础。如果你从代码中删除了 class 关键字，并且没有采取其他适当的替代措施，那么你的程序将不再是一个面向对象的程序，而是可能退化为一个基于过程或函数的程序，这可能会限制你的程序的可扩展性、可维护性和可重用性。

关于public：

在C++中，类的成员函数（包括成员函数和成员变量）可以有不同的访问级别，这些访问级别通过关键字来指定，如public、protected和private。这些关键字决定了类的哪些部分可以被类外部的代码访问。

当你将成员函数（或成员变量）声明为public时，你是在告诉编译器这个成员函数（或成员变量）是公开的，即它可以在类的外部被访问和调用。这对于类的设计至关重要，因为它定义了类的接口——即类如何与外界交互。

对于Solution类中的searchInsert成员函数来说，它被声明为public有几个原因：

接口定义：searchInsert是Solution类提供给外部使用的一个功能。通过将其声明为public，类的使用者（即其他代码）就可以调用这个函数来获取目标值在有序数组中的插入位置。
封装：面向对象编程（OOP）的一个基本原则是封装，即将数据（成员变量）和操作这些数据的方法（成员函数）捆绑在一起，并通过访问级别来控制对数据和方法的访问。将searchInsert声明为public是封装过程的一部分，它允许外部代码通过预定义的接口与类交互，同时隐藏了类的内部实现细节。
可访问性：如果你将searchInsert声明为private或protected，那么它就不能在类的外部被访问，这通常不是你想要的行为，除非你有一个特殊的设计需求，比如只允许在类的内部或派生类中使用这个函数。
符合习惯：在C++中，通常将那些需要被外部代码调用的成员函数声明为public，这是面向对象编程的常规做法。