LeetCode 二分法


基礎部分

69. x 的平方根

簡單

實現 int sqrt(int x) 函數。

計算並返回 x 的平方根,其中 x 是非負整數。

由於返回類型是整數,結果只保留整數的部分,小數部分將被舍去。

示例 1:

輸入: 4
輸出: 2

示例 2:

輸入: 8
輸出: 2
說明: 8 的平方根是 2.82842..., 
     由於返回類型是整數,小數部分將被舍去。
class Solution {
    public static int mySqrt(int x) {
        if (x >= 2147395600) return 46340; //乘積不能超過int
        int l = 0, r = x > 46340 ? 46340 : x;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (true){
            int a = mid * mid;
            if (a == x || a < x && a + mid + mid + 1 > x) break;
            else if (a < x) l = mid + 1;
            else r = mid - 1;
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        return mid;
    }
}

744. 尋找比目標字母大的最小字母

簡單

給你一個排序后的字符列表 letters ,列表中只包含小寫英文字母。另給出一個目標字母 target,請你尋找在這一有序列表里比目標字母大的最小字母。

在比較時,字母是依序循環出現的。舉個例子:

  • 如果目標字母 target = 'z' 並且字符列表為 letters = ['a', 'b'],則答案返回 'a'

示例:

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "a"
輸出: "c"

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "c"
輸出: "f"

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "d"
輸出: "f"

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "g"
輸出: "j"

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "j"
輸出: "c"

輸入:
letters = ["c", "f", "j"]
target = "k"
輸出: "c"

提示:

  1. letters長度范圍在[2, 10000]區間內。
  2. letters 僅由小寫字母組成,最少包含兩個不同的字母。
  3. 目標字母target 是一個小寫字母。
class Solution {
    public char nextGreatestLetter(char[] letters, char target) {
        int l = 0;
        int r = letters.length - 1;
        while (l <= r){
            int mid = (l+r)/2;
            if (letters[r] < target) break;
            if (letters[mid] > target) r = mid - 1;
            else l = mid + 1;
        }
        return r+1 < letters.length ? letters[r+1] : letters[0];
    }
}

540. 有序數組中的單一元素

中等

給定一個只包含整數的有序數組,每個元素都會出現兩次,唯有一個數只會出現一次,找出這個數。

示例 1:

輸入: [1,1,2,3,3,4,4,8,8]
輸出: 2

示例 2:

輸入: [3,3,7,7,10,11,11]
輸出: 10

注意: 您的方案應該在 O(log n)時間復雜度和 O(1)空間復雜度中運行。

class Solution {
    public int singleNonDuplicate(int[] nums) {
        int l = 0, r = nums.length - 1;
        int mid = (l+r)/2;
        while (l <= r){
            if (mid > 0 && nums[mid] == nums[mid-1]){
                if ((r-mid)%2 == 0) r = mid - 2;
                else l = mid + 1;
            }else if (mid < nums.length-1 && nums[mid] == nums[mid+1]){
                if ((r-mid)%2 == 0) l = mid + 2;
                else r = mid - 1;
            }else break;
            mid = (l+r)/2;
        }
        return nums[mid];
    }
}

278. 第一個錯誤的版本

簡單

你是產品經理,目前正在帶領一個團隊開發新的產品。不幸的是,你的產品的最新版本沒有通過質量檢測。由於每個版本都是基於之前的版本開發的,所以錯誤的版本之后的所有版本都是錯的。

假設你有 n 個版本 [1, 2, ..., n],你想找出導致之后所有版本出錯的第一個錯誤的版本。

你可以通過調用 bool isBadVersion(version) 接口來判斷版本號 version 是否在單元測試中出錯。實現一個函數來查找第一個錯誤的版本。你應該盡量減少對調用 API 的次數。

示例:

給定 n = 5,並且 version = 4 是第一個錯誤的版本。

調用 isBadVersion(3) -> false
調用 isBadVersion(5) -> true
調用 isBadVersion(4) -> true

所以,4 是第一個錯誤的版本。 
public class Solution extends VersionControl {
    public int firstBadVersion(int n) {
        int l = 1, r = n;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (isBadVersion(mid)) r = mid-1;
            else l = mid+1;
            mid = l + (r-l)/2; //(l+r)/2容易超過int最大值
        }
        return isBadVersion(mid) ? mid : mid+1;
    }
}

153. 尋找旋轉排序數組中的最小值

中等

假設按照升序排序的數組在預先未知的某個點上進行了旋轉。

( 例如,數組 [0,1,2,4,5,6,7] 可能變為 [4,5,6,7,0,1,2] )。

請找出其中最小的元素。

你可以假設數組中不存在重復元素。

示例 1:

輸入: [3,4,5,1,2]
輸出: 1

示例 2:

輸入: [4,5,6,7,0,1,2]
輸出: 0
class Solution {
    public int findMin(int[] nums) {
        int l = 0, r = nums.length-1;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[mid] > nums[r]) l = mid + 1;
            else if (nums[mid] < nums[l]) 
                r = mid; //mid有可能是答案,所以不能 mid-1
            else if (nums[mid] == nums[r]) r--;
            else return nums[l]; //l->r是升序的
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        return nums[mid];
    }
}

34. 在排序數組中查找元素的第一個和最后一個位置

中等

給定一個按照升序排列的整數數組 nums,和一個目標值 target。找出給定目標值在數組中的開始位置和結束位置。

你的算法時間復雜度必須是 O(log n) 級別。

如果數組中不存在目標值,返回 [-1, -1]

示例 1:

輸入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
輸出: [3,4]

示例 2:

輸入: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
輸出: [-1,-1]
class Solution {
    public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
        if (nums.length == 0) return new int[]{-1,-1};
        
        int l = 0, r = nums.length - 1;
        int mid = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[mid] == target) break;
            else if (nums[mid] > target) r = mid - 1;
            else l = mid + 1;
            mid = l + (r-l)/2;
        }
        if (nums[mid] != target) return new int[]{-1,-1};
        
        l = 0;
        r = mid;
        int i = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[i] == target) r = i - 1;
            else l = i + 1;
            i = l + (r-l)/2;
        }
        i = nums[i] == target ? i : i+1;
        
        l = mid;
        r = nums.length - 1;
        int j = l + (r-l)/2;
        while (l < r){
            if (nums[j] == target) l = j + 1;
            else r = j - 1;
            j = l + (r-l)/2;
        }
        j = nums[j] == target ? j : j-1;
        
        return new int[]{i,j};
    }
}

頻率排序

668,410,1044,887,4,300,483,658,354,911,644,862,793,718,378,1095,33,497


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