在实际应用中,二分法并不是只有一种形式,它会因为具体问题的不同而有多种变化。下面是常见的几种二分法形式:
1. 普通二分法:
对于一个单调递增或递减的有序数组,找到一个目标值的下标。
```python
def binary_search(nums, target):
left, right = 0, len(nums) - 1
while left <= right:
mid = (left + right) // 2
if nums[mid] == target:
return mid
elif nums[mid] < target:
left = mid + 1
else:
right = mid - 1
return -1
```
2. 查找左边界:
对于一个有序数组,找到第一个大于或等于目标值的下标,如果目标值在数组中不存在,则返回插入位置。
```python
def left_bound(nums, target):
left, right = 0, len(nums)
while left < right:
mid = (left + right) // 2
if nums[mid] < target:
left = mid + 1
else:
right = mid
return left
```
3. 查找右边界:
对于一个有序数组,找到最后一个小于或等于目标值的下标,如果目标值在数组中不存在,则返回插入位置。
```python
def right_bound(nums, target):
left, right = 0, len(nums)
while left < right:
mid = (left + right) // 2
if nums[mid] <= target:
left = mid + 1
else:
right = mid
return left - 1
```
4. 旋转有序数组查找:
对于一个旋转有序数组,找到一个目标值的下标。
```python
def search(nums, target):
left, right = 0, len(nums) - 1
while left <= right:
mid = (left + right) // 2
if nums[mid] == target:
return mid
if nums[mid] >= nums[left]: # 左半边有序
if nums[left] <= target < nums[mid]:
right = mid - 1
else:
left = mid + 1
else: # 右半边有序
if nums[mid] < target <= nums[right]:
left = mid + 1
else:
right = mid - 1
return -1
```
5. 二分答案:
对于一个满足单调性的函数,找到一个最小的 `x` 使得 `f(x) >= target`。
```python
def binary_search(left, right):
while left < right:
mid = (left + right) // 2
if f(mid) >= target:
right = mid
else:
left = mid + 1
return left
```
其中 `f` 函数是需要进行二分的函数。在使用该模板时,需要保证函数具有单调性和有界性,即函数单调递增或单调递减,并且存在一个区间使得该区间内的