LeetCode 1095. 山脉数组中查找目标值

问题描述:

(这是一个 交互式问题 )

给你一个 山脉数组 mountainArr,请你返回能够使得 mountainArr.get(index) 等于 target 最小 的下标 index 值。

如果不存在这样的下标 index,就请返回 -1。

何为山脉数组?如果数组 A 是一个山脉数组的话,那它满足如下条件:

首先,A.length >= 3

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

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

你将 不能直接访问该山脉数组,必须通过 MountainArray 接口来获取数据:

MountainArray.get(k) - 会返回数组中索引为k 的元素(下标从 0 开始)
MountainArray.length() - 会返回该数组的长度

注意:

对 MountainArray.get 发起超过 100 次调用的提交将被视为错误答案。此外,任何试图规避判题系统的解决方案都将会导致比赛资格被取消。

示例 1:

输入:array = [1,2,3,4,5,3,1], target = 3
输出:2
解释:3 在数组中出现了两次,下标分别为 2 和 5,我们返回最小的下标 2。

示例 2:

输入:array = [0,1,2,4,2,1], target = 3
输出:-1
解释:3 在数组中没有出现,返回 -1。

提示:

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

解题思路:

其实这题根据题目要求:MountainArray.get 发起超过 100 次调用则算违规,以及数组长度为限制为10000,,很明显我们能想到二分查找。

但是这里二分查找要求为有序的线性表,数组为山峰数组,我们可以找到山顶,然后将数组分为俩个有序数组,一个增序,一个减序。

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

二分查找是模板代码:

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;
    }

这题主要思路是如何高效的找到峰顶

其实峰顶也可以通过二分查找获得:

对于一个范围 [i, j],我们可以先找到范围 [i, j] 中间连续的两个点 mid 与 mid + 1。如果 mountainArr.get(mid + 1) > mountainArr.get(mid),那么可以知道峰值在范围 [mid + 1, j] 内;如果 mountainArr.get(mid + 1) < mountainArr.get(mid),那么可以知道峰值在范围 [i, mid] 内。通过这样的方法,我们可以在 O(logn) 的时间内找到峰值所处的下标

代码如下:

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;

最后完整代码如下:

/**
 * // 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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