leetcode 153. 寻找旋转排序数组中的最小值 中等

已知一个长度为 n 的数组,预先按照升序排列,经由 1n旋转 后,得到输入数组。例如,原数组 nums = [0,1,2,4,5,6,7] 在变化后可能得到:

  • 若旋转 4 次,则可以得到 [4,5,6,7,0,1,2]
  • 若旋转 7 次,则可以得到 [0,1,2,4,5,6,7]

注意,数组 [a[0], a[1], a[2], ..., a[n-1]] 旋转一次 的结果为数组 [a[n-1], a[0], a[1], a[2], ..., a[n-2]]

给你一个元素值 互不相同 的数组 nums ,它原来是一个升序排列的数组,并按上述情形进行了多次旋转。请你找出并返回数组中的 最小元素

你必须设计一个时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。

示例 1:

复制代码
输入:nums = [3,4,5,1,2]
输出:1
解释:原数组为 [1,2,3,4,5] ,旋转 3 次得到输入数组。

示例 2:

复制代码
输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2]
输出:0
解释:原数组为 [0,1,2,4,5,6,7] ,旋转 4 次得到输入数组。

示例 3:

复制代码
输入:nums = [11,13,15,17]
输出:11
解释:原数组为 [11,13,15,17] ,旋转 4 次得到输入数组。

提示:

  • n == nums.length
  • 1 <= n <= 5000
  • -5000 <= nums[i] <= 5000
  • nums 中的所有整数 互不相同
  • nums 原来是一个升序排序的数组,并进行了 1n 次旋转

分析:原数组是一个升序排列的数组,进行旋转后,可能有两种情况:

1、旋转次数是原数组长度的倍数。此时旋转完仍然保持整体升序。

2、旋转次数不是原数组长度的倍数。此时旋转之后会出现两个部分,分别保持升序,且前半部分的最小值一定大于后半部分的最大值,以及存在一个分界位置,该位置左边的值大于右边的值。

由于不知道旋转次数,只能从找到分界位置入手。由于左右两边都是升序的,可以直接遍历数组,找到非升序的位置。但题目要求时间复杂度为 log(n),因此必须使用二分查找加快遍历速度。 每次取中间位置 mid,判断 mid 附近是否已经出现了旋转分界点。如果出现,则可以直接返回最小值;否则根据 nums[mid] 和当前区间左右端点的大小关系,判断最小值位于左半部分还是右半部分。

如果满足:nums[mid] > nums[mid + 1],说明 mid 正好是前半段的最后一个位置,mid + 1 就是旋转后的最小值。

如果满足:nums[mid] < nums[mid - 1],说明 mid 本身就是后半段的第一个位置,也就是最小值。

如果当前区间已经是整体升序的,即中间元素大于左端点、小于右端点,则说明当前区间没有发生断裂,最小值就是左端点。

否则,需要继续缩小搜索区间。当:nums[mid] > nums[l],说明 mid 位于左侧较大的升序段中,最小值不可能在 lmid 之间,因此令:l = mid + 1

当:nums[mid] < nums[r - 1],说明 mid 位于右侧较小的升序段中,最小值可能就是 mid,也可能在它左边,因此令:r = mid。

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int findMin(vector<int>& nums) {
        int l=0,r=nums.size(),mid;
        if(r==2)return min(nums[0],nums[1]);

        while(l<r)
        {
            mid=(l+r)/2;

            if(mid+1==r)return min(nums[l],nums[mid]);
            if(mid==l)return nums[mid];
            
            if(nums[mid]>nums[mid+1])return nums[mid+1];
            else if(nums[mid]<nums[mid-1])return nums[mid];
            else if(nums[mid]>nums[l]&&nums[mid]<nums[r-1])return nums[l];

            if(nums[mid]>nums[l])l=mid+1;
            else if(nums[mid]<nums[r-1])r=mid;
        }
        return 0;
    }
};
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