【数组】问题:输出有序数组中元素K出现的次数

该博客介绍了如何利用二分查找算法在时间复杂度为O(n)内解决找到有序整数数组中特定元素出现次数的问题。通过首先找到第一个和第二个目标元素的位置,然后计算两者之间的差值来得出计数。这种方法避免了遍历整个数组,提高了效率。

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给一个有序的int数组和数组当中元素k,输出元素k在数组当中出现的次数。
例如:[2,3,4,5,5,5,6,8] k=5 output:3 要去算法的时间复杂度不超过O(n),也就是说不能去遍历数组了

/**
 * 是排序数组,那么第一个K 之前的数都会比K 小,最后一个K之后的数都会比K大
 * 思路:
 *  分两步解决:
 *      二分法找到第一个K
 *      二分法找到第二个K
 * 实现?
 *  二分:
 *      1.如果中间的数比K大,那么K出现在前半段
 *      2.如果中间的数比K小,那么K出现在后半段
 *  确定第一个K的位置:
 *      1.判断K-1位置的数是否等于K:等于K,则第一个K还在前,不等于K,则是第一个K
 *      2.或者判断K的位置是否已经达到数组的起始位置,下标0
 *  确定第二个K的位置:
 *      1.判断K+1位置的数是否等于K:等于K,则第二个K还在后,不等于K,则是第二个K
 *      2.或者判断K的位置是否已经达到数组的终止位置,下标:长度-1
 */
public class TestKCount {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 8};
        int K = 8;
        int count = 0;
        //第一个K的位置下标
        int first = getFirstKIndex(array, K, 0, array.length - 1);
        //第二个K的位置下标
        int last = getLastKIndex(array, K, 0, array.length - 1);
        //K在数组中出现的次数
        if (first > -1 && last > -1) {
            count = last - first + 1;
        }
        System.out.println(count);
    }

    /**
     * 确定第一个K的位置
     *
     * @param a
     * @param K
     * @param start
     * @param end
     * @return
     */
    public static int getFirstKIndex(int[] a, int K, int start, int end) {

        if (start > end) {
            return -1;
        }

        int midIndex = (start + end) / 2;//中点
        int midData = a[midIndex];//中点值

        //当中点值等于K
        if (midData == K) {
            //判断中点前一个数是不是等于K,不等于K则是第一个,或者已经达到边界就是第一个
            if ((midIndex > 0 && a[midIndex - 1] != K) || midIndex == 0) {
                return midIndex;
            } else {//等于K,说明第一个K还在前
                end = midIndex - 1;
            }
        } else if (midData > K) {//当中点值大于K,说明两个K都在前
            end = midIndex - 1;
        } else {//当中点值小于K,说明两个K都在后
            start = midIndex + 1;
        }
        return getFirstKIndex(a, K, start, end);
    }

    /**
     * 确定第二个K的位置
     *
     * @param a
     * @param K
     * @param start
     * @param end
     * @return
     */
    public static int getLastKIndex(int[] a, int K, int start, int end) {
        if (start > end) {
            return -1;
        }

        int midIndex = (start + end) / 2;//中点
        int midData = a[midIndex];//中点值

        //当中点值等于K
        if (midData == K) {
            //判断中点后一个数是不是等于K,不等于K则是最后一个,或者已经达到边界就是最后一个
            if ((midIndex < a.length - 1 && a[midIndex + 1] != K) || midIndex == a.length - 1) {
                return midIndex;
            } else {//等于K,说明第二个K还在后
                start = midIndex + 1;
            }
        } else if (midData > K) {//当中点值大于K,说明两个K都在前
            end = midIndex - 1;
        } else {//当中点值小于K,说明两个K都在后
            start = midIndex + 1;
        }
        return getLastKIndex(a, K, start, end);
    }
}
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