算法入门(三):二分查找 - 基础模板 & 边界控制(Leetcode 704/35/278/34/69/367)

二分查找

二分查找指在有序数组中,每次排除一半的可能性,查找剩下的范围中符合条件的值。

  • 二分:排除一半,选择一半
  • 有序:数据必须有序
  • 边界处理:left < right 还是 left <= right?left = mid + 1 还是 left = mid?

题单

阶段 顺序 题目 难度 核心训练
基础模板 1 Binary Search (LeetCode 704) ⭐ 标准二分模板,找 target
基础模板 2 Search Insert Position (LeetCode 35) ⭐ 找不到时返回插入位置
基础模板 3 First Bad Version (LeetCode 278) ⭐ 单调性、找第一个满足条件的位置
边界控制 4 Find First and Last Position (LeetCode 34) ⭐⭐ 左边界 / 右边界
边界控制 5 Sqrt(x) (LeetCode 69) ⭐⭐ 找满足条件的最大值
边界控制 6 Valid Perfect Square (LeetCode 367) ⭐⭐ 边界判断、防溢出
旋转数组 7 Find Minimum in Rotated Sorted Array (LeetCode 153) ⭐⭐⭐ 旋转数组入门,局部有序
旋转数组 8 Search in Rotated Sorted Array (LeetCode 33) ⭐⭐⭐ 在旋转数组中找 target
旋转数组 9 Search in Rotated Sorted Array II (LeetCode 81) ⭐⭐⭐⭐ 含重复元素的旋转数组
答案二分 10 Koko Eating Bananas (LeetCode 875) ⭐⭐⭐⭐ 二分答案模板
答案二分 11 Capacity To Ship Packages Within D Days (LeetCode 1011) ⭐⭐⭐⭐ 复杂 check 函数

模板

区间语义 区间表示 right 初始值 right 是否参与搜索 循环条件 退出条件 left == right 时
闭区间 [left, right] len - 1 是 left <= right left > right 仍有 1 个元素
左闭右开 [left, right) len 否 left < right left == right 区间为空

704

入门题目,本方法基于left<=right和闭区间思考得来。

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int search(vector<int>& nums, int target) {
        int n = nums.size();
        int left = 0;
        int right = n-1;
        while(left<=right){
            int mid = left+(right-left)/2;
            if(nums[mid]>target){
                right = mid -1;
            }else if(nums[mid]<target){
                left = mid +1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }
};

35

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {
        int n = nums.size();
        int left = 0;
        int right = n-1;
        while(left<right){
            int mid = left+(right-left)/2;
            if(nums[mid] > target){
                right = mid -1;
            }else if(nums[mid] < target){
                left = mid +1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return nums[left]>= target? left :left+1;
    }
};

278

cpp 复制代码
// The API isBadVersion is defined for you.
// bool isBadVersion(int version);

class Solution {
public:
    int firstBadVersion(int n) {
        int left = 1;
        int right = n;
        while(left <= right){
            int mid = left+(right-left)/2;
            if(isBadVersion(mid)){
                right = mid - 1;
            }else{
                left = mid + 1;
            }
        }
        return left ;
    }
};

34

69

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int mySqrt(int x) {
        int left = 0;
        int right = x;
        while(left<=right){
            int mid = left +(right-left)/2;
            long long sqrt ;
            sqrt = (long long )mid * mid;
            if(sqrt > x){
                right = mid - 1;
            }else if (sqrt < x){
                left = mid + 1;
            }else{
                return mid;
            }
        }
        return right;
    }
};

367

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