二分思想

这篇博客介绍了一种利用快速排序和二分查找算法来解决蒜头君面临的大型数组查询问题的方法。首先对数组进行排序,然后通过二分查找在查询时高效定位大于等于指定值的最小元素。这种方法适用于处理大数据量的查询请求,提高了效率并减少了时间复杂度。

蒜头君手上有个长度为 n的数组 A。由于数组实在太大了,所以蒜头君也不知道数组里面有什么数字,所以蒜头君会经常询问在数组 A 中,大于等于 x 的最小值是多大?

输入格式

第一行输入两个整数 n 和 m,分别表示数组的长度和查询的次数。

接下来一行有 n 个整数 ai​。

接下来 mm 行,每行有 1 个整数 x,表示蒜头君询问的整数。

输出格式

对于每次查询,如果可以找到,输出这个整数。

否则输出 -1

数据范围

1≤n,m≤10^5,0≤x≤10^6。

输入:

10 5
1 1 1 2 3 5 5 7 8 9
0
1
4
9
10

输出:

1
1
5
9
-1

解题思路:设置快排函数和二分查找,先利用快排将数据排序后,用二分查找,mid=(low+high)/2若x值大于mid那么high=mid-1,反之low=mid+1,最后low即为查找值,之后返回输出。

#include<stdio.h>

void find(int s[],int lift,int right);
int search(int n,int num[],int x);
int main ()
{
int n,m,t,turn,i,j,k=0;
scanf("%d %d",&n,&m);
int a[n] ;
int b;
for(i=0;i<n;i++){
	scanf("%d",&a[i]);
	
}
i=0;
t=n-1;
find(a,i,t);
for(j=0;j<m;j++){
	scanf("%d",&b);
	if(b>a[n-1]){
	
	printf("-1\n");}
	else if(b<=a[0]){
	
	printf("%d\n",a[0]);}
	else {
	
	turn=search(n,a,b);
	printf("%d\n",turn);}
	}return 0 ;
}
int search(int n,int num[],int x){
	int low=0,high=n-1,mid=0;
	while(low<=high){
		mid=low+(high-low)/2;
		if(x>num[mid]){
			low=mid+1;
		}
		else if(x<=num[mid]){
			high=mid-1;
		}
	}
	return num[low];
}
void find (int s[],int lift, int right){
	if(lift<right){
		int i=lift,j=right,x=s[lift];
		while(i<j){
			while(i<j&&s[j]>=x)
			j--;
		}
		if(i<j&&s[j]<x){
			s[i++]=s[j];
		}
		while (i<j&&s[i]<=x){
		
		i++;}
		if(i<j&&s[i]>x){
		s[j--]=s[i];
	}
		s[i]=x;
		find(s,lift,i-1);
		find(s,i+1,right);
		} 
	}
	

LinkedList 使用的简单二分思想查找与严格二分查找法在效率上存在显著差异。 严格二分查找法要求数据结构必须是有序的,并且支持随机访问。它每次查找都能将搜索范围缩小一半,时间复杂度为 $O(log n)$。在查找时可以直接通过索引定位到中间元素,快速缩小查找范围。例如在 ArrayList 中,由于其支持随机访问,使用严格二分查找法能高效地找到目标元素。 而 LinkedList 不支持快速随机访问,其简单二分思想查找只是根据索引位置判断从链表头部还是尾部开始遍历。虽然这种方法在一定程度上减少了遍历的长度,但本质上还是顺序查找,时间复杂度为 $O(n)$。因为 LinkedList 要访问某个位置的元素,需要从头部或尾部开始逐个节点遍历,即使采用了简单二分思想,也无法像严格二分查找那样对数级地缩小查找范围。 以下是一个简单的代码示例,展示在 ArrayList 和 LinkedList 中查找元素的不同方式: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.LinkedList; import java.util.Collections; public class SearchComparison { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>(); LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { arrayList.add(i); linkedList.add(i); } // 在 ArrayList 中使用二分查找 int indexInArrayList = Collections.binarySearch(arrayList, 500); // 在 LinkedList 中使用简单二分思想查找(模拟) int target = 500; int indexInLinkedList = -1; if (target < linkedList.size() / 2) { int i = 0; for (int element : linkedList) { if (element == target) { indexInLinkedList = i; break; } i++; } } else { int i = linkedList.size() - 1; java.util.ListIterator<Integer> iterator = linkedList.listIterator(linkedList.size()); while (iterator.hasPrevious()) { int element = iterator.previous(); if (element == target) { indexInLinkedList = i; break; } i--; } } System.out.println("ArrayList 中元素 500 的索引: " + indexInArrayList); System.out.println("LinkedList 中元素 500 的索引: " + indexInLinkedList); } } ```
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