LeetCode 1095. 山脈數組中查找目標值

問題描述:

(這是一個 交互式問題 )

給你一個 山脈數組 mountainArr,請你返回能夠使得 mountainArr.get(index) 等於 target 最小 的下標 index 值。

如果不存在這樣的下標 index,就請返回 -1。

何爲山脈數組?如果數組 A 是一個山脈數組的話,那它滿足如下條件:

首先,A.length >= 3

其次,在 0 < i < A.length - 1 條件下,存在 i 使得:

A[0] < A[1] < ... A[i-1] < A[i]
A[i] > A[i+1] > ... > A[A.length - 1]

你將 不能直接訪問該山脈數組,必須通過 MountainArray 接口來獲取數據:

MountainArray.get(k) - 會返回數組中索引爲k 的元素(下標從 0 開始)
MountainArray.length() - 會返回該數組的長度

注意:

對 MountainArray.get 發起超過 100 次調用的提交將被視爲錯誤答案。此外,任何試圖規避判題系統的解決方案都將會導致比賽資格被取消。

示例 1:

輸入:array = [1,2,3,4,5,3,1], target = 3
輸出:2
解釋:3 在數組中出現了兩次,下標分別爲 2 和 5,我們返回最小的下標 2。

示例 2:

輸入:array = [0,1,2,4,2,1], target = 3
輸出:-1
解釋:3 在數組中沒有出現,返回 -1。

提示:

3 <= mountain_arr.length() <= 10000
0 <= target <= 10^9
0 <= mountain_arr.get(index) <= 10^9

解題思路:

其實這題根據題目要求:MountainArray.get 發起超過 100 次調用則算違規,以及數組長度爲限制爲10000,,很明顯我們能想到二分查找。

但是這裏二分查找要求爲有序的線性表,數組爲山峯數組,我們可以找到山頂,然後將數組分爲倆個有序數組,一個增序,一個減序。

A[0] < A[1] < ... A[i-1] < A[i]
A[i+1] > ... > A[A.length - 1]

二分查找是模板代碼:

int binary_search_down(MountainArray &mountain, int target, int l, int r){
        while(l<=r){
            int mid = l + (r-l)/2;
            int tmp = mountain.get(mid);
            if(tmp==target) return mid;
            else if(tmp>target){
                l = mid+1;
            }else{
                r = mid-1;
            }
        }
        return -1;
    }

這題主要思路是如何高效的找到峯頂

其實峯頂也可以通過二分查找獲得:

對於一個範圍 [i, j],我們可以先找到範圍 [i, j] 中間連續的兩個點 mid 與 mid + 1。如果 mountainArr.get(mid + 1) > mountainArr.get(mid),那麼可以知道峯值在範圍 [mid + 1, j] 內;如果 mountainArr.get(mid + 1) < mountainArr.get(mid),那麼可以知道峯值在範圍 [i, mid] 內。通過這樣的方法,我們可以在 O(logn) 的時間內找到峯值所處的下標

代碼如下:

int l=0,r=mountainArr.length()-1;
        while(l<r){
            int mid = l+(r-l)/2;
            if(mountainArr.get(mid)<mountainArr.get(mid+1)){
                l=mid+1;
            }else{
                r=mid;
            }
        }
        int peak = l;

最後完整代碼如下:

/**
 * // This is the MountainArray's API interface.
 * // You should not implement it, or speculate about its implementation
 * class MountainArray {
 *   public:
 *     int get(int index);
 *     int length();
 * };
 */

class Solution {
public:
    int findInMountainArray(int target, MountainArray &mountainArr) {
        int l=0,r=mountainArr.length()-1;
        while(l<r){
            int mid = l+(r-l)/2;
            if(mountainArr.get(mid)<mountainArr.get(mid+1)){
                l=mid+1;
            }else{
                r=mid;
            }
        }
        int peak = l;
        int res = binary_search(mountainArr,target,0,peak);
        if(res!=-1) return res;
        return binary_search_down(mountainArr,target,peak+1,mountainArr.length()-1);
    }
    int binary_search(MountainArray &mountain, int target, int l, int r){
        while(l<=r){
            int mid = l + (r-l)/2;
            int tmp = mountain.get(mid);
            if(tmp==target) return mid;
            else if(tmp>target){
                r = mid-1;
            }else{
                l = mid+1;
            }
        }
        return -1;
    }
    int binary_search_down(MountainArray &mountain, int target, int l, int r){
        while(l<=r){
            int mid = l + (r-l)/2;
            int tmp = mountain.get(mid);
            if(tmp==target) return mid;
            else if(tmp>target){
                l = mid+1;
            }else{
                r = mid-1;
            }
        }
        return -1;
    }
};

 

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