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Leetcode No.704 二分查找

一、题目描述

给定一个 n 个元素有序的(升序)整型数组 nums 和一个目标值 target ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1。

示例 1:
 输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
 输出: 4
 解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4
示例 2:
 输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
 输出: -1
 解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1           

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提示:

你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。

n 将在 [1, 10000]之间。

nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。

二、解题思路

在升序数组 nums 中寻找目标值 target,对于特定下标 i,比较 nums[i] 和target 的大小:

如果 nums[i]=target,则下标 i 即为要寻找的下标;

如果nums[i]>target,则 target 只可能在下标 i 的左侧;

如果nums[i]<target,则target 只可能在下标 i 的右侧。

基于上述事实,可以在有序数组中使用二分查找寻找目标值。

二分查找的做法是,定义查找的范围[left,right],初始查找范围是整个数组。每次取查找范围的中点 mid,比较 nums[mid] 和target 的大小,如果相等则mid 即为要寻找的下标,如果不相等则根据 nums[mid] 和target 的大小关系将查找范围缩小一半。

由于每次查找都会将查找范围缩小一半,因此二分查找的时间复杂度是O(logn),其中 n 是数组的长度。

二分查找的条件是查找范围不为空,即 left≤right。如果 target 在数组中,二分查找可以保证找到 target,返回target 在数组中的下标。如果target 不在数组中,则当 left>right 时结束查找,返回 -1。

三、代码

public class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int low=0;
        int high=nums.length-1;
        while(low<=high){
            int mid=(low+high)/2;
            if(nums[mid]==target){
                return mid;
            }
            if(nums[mid]<target){
                low=mid+1;
            }
            if(nums[mid]>target){
                high=mid-1;
            }
        }
        return -1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums={-1,0,3,5,9,12};
        Solution solution=new Solution();
        System.out.println(solution.search(nums,2));
    }
}           

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四、复杂度分析

时间复杂度:O(logn),其中 n 是数组的长度。

空间复杂度:O(1)。