410. 分割数组的最大值+关于取中间值为什么为(right-left)/2+left,而不是(right+left)/2

本文探讨了如何通过二分查找和贪心算法解决分割数组的最大值问题,旨在寻找最佳分割策略,使m个子数组各自和的最大值最小。文章详细介绍了算法实现过程,并强调了取中间值时的优化技巧,避免负数和溢出问题。

我之前的二分查找全是用的(right+left)/2,罪过啊。T_T

410. 分割数组的最大值

给定一个非负整数数组和一个整数 m,你需要将这个数组分成 m 个非空的连续子数组。设计一个算法使得这 m 个子数组各自和的最大值最小。

注意:
数组长度 n 满足以下条件:
1 ≤ n ≤ 1000
1 ≤ m ≤ min(50, n)

示例:

输入:
nums = [7,2,5,10,8]
m = 2
输出:
18

解释:

一共有四种方法将nums分割为2个子数组。

其中最好的方式是将其分为[7,2,5] 和 [10,8],

因为此时这两个子数组各自的和的最大值为18,在所有情况中最小。

「使……最大值尽可能小」是二分搜索题目常见的问法。

贪心算法+二分查找


    class Solution {
	    public int splitArray(int[] nums, int m) {
	        int left =0 ,right = 0;
	        for(int i=0;i<nums.length;i++){
	            right+=nums[i];
	            if(left<nums[i]){
	                left = nums[i];
	            }
	        }
	        while(left<right){
	            int mid = (right-left)/2+left;
	            if(check(nums,mid,m)){
	                right = mid;
	            }else{
	                left = mid+1;
	            }
	        }
	        return left;
	    }
	
	    public boolean check(int[] nums, int x, int m) {
	        int count = 1;
	        int sum = 0;
	        for(int i=0;i<nums.length;i++){
	            if(sum+nums[i]>x){
	                count++;
	                sum = nums[i];
	            }else{
	                sum += nums[i];
	            }
	        }
	        return count<=m;
	    }
	}

注意:

使用 int mid = (right-left)/2+left;

而不是 int mid = (right+left)/2;

关于取中间值为什么为(right-left)/2+left,而不是(right+left)/2

  • 为负数的时候

当l=-200,r=-99时

(l+r)/2=-149

l+(r-l)/2 =-150

  • 关于溢出

int x = 1999999998;

int y = 1999999998;

int mid = (x+y) / 2;

int mid2 = x + (y-x) / 2;

System.out.println(mid); //-147483650

System.out.println(mid2); //1999999998

<think>在二分查找算法中,使用 `left + (right - left)/2` 而不是 `(left + right)/2` 的主要原因是避免整数溢出。 当数组很大时,`left` 和 `right` 都是很大的整数,它们的和可能超出整数的最大值(例如,在32位整数中,最大值2147483647)。如果 `left` 和 `right` 都接近这个最大值,那么它们的和就会溢出,导致计算出的中间索引错误。 而使用 `left + (right - left)/2` 可以确保在计算过程中不会产生溢出,因为 `(right - left)` 可能仍然很大,但加上 `left` 时,实际上等价于 `(left + right)/2`,但避免了先求和。 例如,假设 `left = 1,500,000,000`,`right = 1,600,000,000`(在32位整数中,最大值约为2,147,483,647),那么: 使用 `(left + right)/2`:1,500,000,000 + 1,600,000,000 = 3,100,000,000,这超过了2,147,483,647,会导致溢出(结果为负数或错误值)。 使用 `left + (right - left)/2`:先计算 `right - left = 100,000,000`,然后除以2得到50,000,000,再加上left得到1,550,000,000,这是正确的结果。 因此,为了避免整数溢出,我们使用 `left + (right - left)/2`。 另外,在C++中,我们通常使用整数除法,即 `(right - left)/2` 会得到整数(向下整)。同时,我们也可以使用位运算:`(right - left) >> 1`,但要注意运算符优先级(如前一个问题所示)。 所以,总结来说,是为了防止整数溢出,特别是在处理大数组时。 现在,根据要求,在回答后提出3-5个相关问题。</think>在二分查找算法中,使用 `left + (right - left)/2` 而不是 `(left + right)/2` 的主要原因是**避免整数溢出**。具体分析如下: ### 核心原因:整数溢出风险 1. **溢出场景**: - 当 `left` 和 `right` 都是接近 `INT_MAX`(约21亿)的大整数时 - `(left + right)` 可能超过整型最大值(32位系统下为2³¹-1=2,147,483,647) - 例如:`left = 1,500,000,000`, `right = 2,000,000,000` - `(left + right) = 3,500,000,000` → **溢出为负数**(-1,294,967,296) - 错误结果:`(left + right)/2 = -647,483,648` 2. **安全计算原理**: ```cpp mid = left + (right - left)/2 ``` - `(right - left)` 保证差值不会超过原始范围 - 即使 `right = INT_MAX`,`left = INT_MAX-100` 时: - `(right - left) = 100` → 安全 - `100/2 = 50` → `left + 50 = INT_MAX-50`(正确) ### 其他优势 - **负数兼容性**:当数组包含负数时同样安全 - **位运算优化**:等价于 `left + ((right - left) >> 1)`(但需注意优先级) - **代码健壮性**:适用于所有整数类型(int, long, size_t等) ### 示例对比 | 计算方式 | left=1.5e9, right=2.0e9 | 结果 | 是否安全 | |------------------------|--------------------------|------------|----------| | (left + right)/2 | 3.5e9 → 溢出 | -647483648 | ❌ | | left + (right - left)/2| 1.5e9 + (0.5e9)/2 | 1.75e9 | ✅ | ### 编程实践建议 1. 统一使用安全写法: ```cpp int mid = left + (right - left)/2; ``` 2. 避免位运算陷阱: ```cpp // 错误:+ 优先级高于 >> int mid = left + (right - left) >> 1; // 正确:显式加括号 int mid = left + ((right - left) >> 1); ```
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