面试题53_II: 0~n-1中缺失的数字

本文介绍了一种使用二分法在已排序的数组中查找缺失数字的高效算法。通过对比数组中的数字与它们应有的位置,算法能在O(log n)的时间复杂度内找到0到n-1范围内未出现在数组中的唯一数字。

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题目:一个长度为n-1的递增排序数组中的所有数字都是唯一的,并且每个数字都在范围0~n-1之内。在范围0~n-1内的n个数字中有且只有一个数字不在该数组中,请找出这个数字。

示例 1:
输入: [0,1,3]
输出: 2

示例 2:
输入: [0,1,2,3,4,5,6,7,9]
输出: 8

题目分析:

对于有序数组的搜索问题,自然想到了二分法,但是不知道具体怎么用。于是,我参考大神的解法,我只是知识的搬运工。

在这里插入图片描述

Java代码:

/**
 * 一个长度为n-1的递增排序数组中的所有数字都是唯一的,并且每个数字都在范围0~n-1之内。
 * 在范围0~n-1内的n个数字中有且只有一个数字不在该数组中,请找出这个数字。
 *
 * 示例 1:
 * 输入: [0,1,3]
 * 输出: 2
 *
 * 示例 2:
 * 输入: [0,1,2,3,4,5,6,7,9]
 * 输出: 8
 */
public class Offer53_II {

    public static int missingNumber(int[] nums) {
        // 采用二分法
        // 核心: 判断nums[m]=m?

        // 定义左右指针
        int i = 0;
        int j = nums.length-1;
        while (i<=j){
            int m = (i+j)>>1;
            // [0,1,2,3,4,5,6,7,9] m=4, nums[4]==4,故缺失的值在右边。
            if (nums[m]==m){
                i = m+1;
            }else {
                // [0,1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,12] nums[6]==7!=6,故缺失的值在左边。
                j = m-1;
            }
        }
        // 退出循环后,一定是返回i。
//        return i;
        // 或者
        return j+1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {0,1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,12};    // 缺少4
        int[] array2 = {0,1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};    // 缺少2
        int[] array3 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12};     // 缺少11
        int[] array4 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};    // 缺少0
        int[] array5 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12};     // 缺少10

        System.out.println(missingNumber(array1));
        System.out.println(missingNumber(array2));
        System.out.println(missingNumber(array3));
        System.out.println(missingNumber(array4));
        System.out.println(missingNumber(array5));
    }
}

【注】
(1):leetcode 等平台只要我们完成一个函数即可,本人初出茅庐,为了巩固基本知识,故自己补充了部分代码,用于练手。本代码也许存在漏洞,望高手赐教。感谢!

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