Search a 2D Matrix:二分查找二维数组

Write an efficient algorithm that searches for a value in an m x n matrix. This matrix has the following properties:

  • Integers in each row are sorted from left to right.
  • The first integer of each row is greater than the last integer of the previous row.

For example,

Consider the following matrix:

[
  [1,   3,  5,  7],
  [10, 11, 16, 20],
  [23, 30, 34, 50]
]

Given target = 3, return true.


如果我不曾忘记二分查找的代码,这道题将是我做的比较好的题之一
大致思路:将每行的第一个元素合并为一维数组传入二分查找方法进行查找,确定所在行后再次将所在行传入方法获得结果
这道题我的思路特别在方法的书写上
class Solution {
    public boolean searchMatrix(int[][] matrix, int target) {
        if(matrix.length == 0 || matrix[0].length == 0)
            return false;
        int targetRow = 0;
        //设置临时数组存储每行第一列数字
        int[] temp = new int[matrix.length];
        for(int i = 0;i < matrix.length;i ++)
            temp[i] = matrix[i][0];
        //找到目标元素所在行
        targetRow = binarySearch(temp,target);
        if(targetRow >= 0)
            return true;
        else if(targetRow == -1)
            return false;
        else
            targetRow = -targetRow - 2;
        
        if(binarySearch(matrix[targetRow],target) > 0)
            return true;
        else
            return false;
            
    }
    public int binarySearch(int[] arr,int target){
        int low = 0,high = arr.length - 1;
        while(low <= high){
            int center = (low + high) / 2;
            if(arr[center] == target)
                return center;
            else if(arr[center] < target){
                low = center + 1;
            }
            else{
                high = center - 1;
            }
        }
        //如果不存在,返回target应在数组中的位置,为了跟return center可能为0区分开,这里多减去1
        return - low - 1;
        
        
    }
}

普通二分查找返回false或true,这个方法返回的是元素在数组中的位置(如果不存在,可通过返回值来确定此target应该插入的位置)最后一步 -low-1,减一的目的是为了将返回0的混淆情况区分开,这样的话返回负数说明不存在,并且可以通过返回值算出所在行,返回正数说明存在。
下面是一个简单的 Java 实现二维数组二分查找的示例代码: ```java public class BinarySearch2D { public static boolean search(int[][] matrix, int target) { int m = matrix.length; if (m == 0) { return false; } int n = matrix[0].length; int left = 0, right = m * n - 1; while (left <= right) { int mid = (left + right) / 2; int midValue = matrix[mid / n][mid % n]; if (midValue == target) { return true; } else if (midValue < target) { left = mid + 1; } else { right = mid - 1; } } return false; } } ``` 其中,`search` 方法接收一个二维数组 `matrix` 和一个目标值 `target`,返回一个布尔值表示目标值是否存在于数组中。 首先,我们获取数组的行数 `m` 和列数 `n`。然后,我们使用二分查找的思想来查找目标值。我们定义一个 `left` 变量表示左边界,初始值为 0;定义一个 `right` 变量表示右边界,初始值为 `m * n - 1`,即数组中最后一个元素的索引。在每次循环中,我们计算中间元素的索引 `mid`,并获取中间元素的值 `midValue`。如果 `midValue` 等于 `target`,说明目标值存在于数组中,返回 `true`。如果 `midValue` 小于 `target`,说明目标值在中间元素的右边,更新左边界为 `mid + 1`。如果 `midValue` 大于 `target`,说明目标值在中间元素的左边,更新右边界为 `mid - 1`。如果最终未找到目标值,返回 `false`。 使用示例: ```java int[][] matrix = { {1, 3, 5, 7}, {10, 11, 16, 20}, {23, 30, 34, 50} }; int target = 3; boolean result = BinarySearch2D.search(matrix, target); System.out.println(result); // true ```
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