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Yudong Jin
2026-10-30 02:12:26 +08:00
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38
ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search.cpp
View File

@@ -6,54 +6,54 @@
#include "../utils/common.hpp"
/* 二分探索（両閉区間） */
/* 二分探索（閉区間） */
int binarySearch(vector<int> &nums, int target) {
// 両閉区間 [0, n-1] を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素を指す
// 閉区間 [0, n-1] を初期化する。i, j は配列の先頭要素と末尾要素をそれぞれ指す
int i = 0, j = nums.size() - 1;
// ループし、探索区間が空になったら終了する（i > j で空）
// 探索区間が空になるまで繰り返す（i > j のとき空になる）
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
if (nums[m] < target) // この場合、target は区間 [m+1, j] にある
int m = i + (j - i) / 2; // 中央のインデックス m を計算する
if (nums[m] < target) // この場合、target は区間 [m+1, j] に存在する
i = m + 1;
else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m-1] にある
else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m-1] に存在する
j = m - 1;
else // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
else // 目的の要素が見つかったので、そのインデックスを返す
return m;
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
// 目的の要素が見つからなかったので、-1 を返す
return -1;
}
/* 二分探索（左閉右開区間） */
int binarySearchLCRO(vector<int> &nums, int target) {
// 左閉右開区間 [0, n) を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素+1を指す
// 左閉右開区間 [0, n) を初期化する。i, j は配列の先頭要素と末尾要素の次をそれぞれ指す
int i = 0, j = nums.size();
// ループし、探索区間が空になったら終了する（i = j で空）
// 探索区間が空になるまで繰り返す（i = j のとき空になる）
while (i < j) {
int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
if (nums[m] < target) // この場合、target は区間 [m+1, j) にある
int m = i + (j - i) / 2; // 中央のインデックス m を計算する
if (nums[m] < target) // この場合、target は区間 [m+1, j) に存在する
i = m + 1;
else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m) にある
else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m) に存在する
j = m;
else // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
else // 目的の要素が見つかったので、そのインデックスを返す
return m;
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
// 目的の要素が見つからなかったので、-1 を返す
return -1;
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
int target = 6;
vector<int> nums = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
/* 二分探索（両閉区間） */
/* 二分探索（閉区間） */
int index = binarySearch(nums, target);
cout << "対象要素 6 のインデックス = " << index << endl;
cout << "目的の要素 6 のインデックス = " << index << endl;
/* 二分探索（左閉右開区間） */
index = binarySearchLCRO(nums, target);
cout << "対象要素 6 のインデックス = " << index << endl;
cout << "目的の要素 6 のインデックス = " << index << endl;
return 0;
}

36
ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search_edge.cpp
View File

@@ -6,60 +6,60 @@
#include "../utils/common.hpp"
/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素あり） */
/* 二分探索による挿入位置の探索（重複要素がある場合） */
int binarySearchInsertion(const vector<int> &nums, int target) {
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 閉区間 [0, n-1] を初期化する
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
int m = i + (j - i) / 2; // 中央のインデックス m を計算する
if (nums[m] < target) {
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] に存在する
} else {
j = m - 1; // target より小さい最も右の要素は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1; // target より小さい要素のうち最も右にあるものは、区間 [i, m-1] に存在する
}
}
// 挿入位置 i を返す
return i;
}
/* 最も左の target を二分探索 */
/* 二分探索で最も左にある target を探す */
int binarySearchLeftEdge(vector<int> &nums, int target) {
// target の挿入位置を探すのと等価
// target の挿入位置を探すことに等しい
int i = binarySearchInsertion(nums, target);
// target が見つからなければ、-1 を返す
// target が見つからなかったので、-1 を返す
if (i == nums.size() || nums[i] != target) {
return -1;
}
// target が見つかったら、インデックス i を返す
// target が見つかったので、インデックス i を返す
return i;
}
/* 最も右の target を二分探索 */
/* 二分探索で最も右にある target を探す */
int binarySearchRightEdge(vector<int> &nums, int target) {
// 最左の target + 1 を探す問題に変換する
// 最も左にある target + 1 を探す問題に変換する
int i = binarySearchInsertion(nums, target + 1);
// j は最も右の target を指し、i は target より大きい最初の要素を指す
// j は最も右にある target を指し、i は target より大きい最初の要素を指す
int j = i - 1;
// target が見つからなければ、-1 を返す
// target が見つからなかったので、-1 を返す
if (j == -1 || nums[j] != target) {
return -1;
}
// target が見つかったら、インデックス j を返す
// target が見つかったので、インデックス j を返す
return j;
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
// 重複要素を含む配列
vector<int> nums = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
cout << "\n配列 nums = ";
printVector(nums);
// 二分探索で左端と右端を探す
// 二分探索で左境界と右境界を求める
for (int target : {6, 7}) {
int index = binarySearchLeftEdge(nums, target);
cout << "一番左の要素 " << target << " のインデックスは " << index << endl;
cout << "最も左にある要素 " << target << " のインデックスは " << index << endl;
index = binarySearchRightEdge(nums, target);
cout << "一番右の要素 " << target << " のインデックスは " << index << endl;
cout << "最も右にある要素 " << target << " のインデックスは " << index << endl;
}
return 0;

32
ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search_insertion.cpp
View File

@@ -6,47 +6,47 @@
#include "../utils/common.hpp"
/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素なし） */
/* 二分探索による挿入位置の探索（重複要素がない場合） */
int binarySearchInsertionSimple(vector<int> &nums, int target) {
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 閉区間 [0, n-1] を初期化する
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
int m = i + (j - i) / 2; // 中央のインデックス m を計算する
if (nums[m] < target) {
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] に存在する
} else if (nums[m] > target) {
j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] に存在する
} else {
return m; // target が見つかったら、挿入位置 m を返す
return m; // target が見つかったので、挿入位置 m を返す
}
}
// target が見つからなければ、挿入位置 i を返す
// target が見つからなかったので、挿入位置 i を返す
return i;
}
/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素あり） */
/* 二分探索による挿入位置の探索（重複要素がある場合） */
int binarySearchInsertion(vector<int> &nums, int target) {
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
int i = 0, j = nums.size() - 1; // 閉区間 [0, n-1] を初期化する
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
int m = i + (j - i) / 2; // 中央のインデックス m を計算する
if (nums[m] < target) {
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] に存在する
} else if (nums[m] > target) {
j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] に存在する
} else {
j = m - 1; // target より小さい最も右の要素は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1; // target より小さい要素のうち最も右にあるものは、区間 [i, m-1] に存在する
}
}
// 挿入位置 i を返す
return i;
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
// 重複要素のない配列
vector<int> nums = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
cout << "\n配列 nums = ";
printVector(nums);
// 二分探索で挿入位置を探す
// 二分探索による挿入位置の探索
for (int target : {6, 9}) {
int index = binarySearchInsertionSimple(nums, target);
cout << "要素 " << target << " の挿入位置のインデックスは " << index << endl;
@@ -56,7 +56,7 @@ int main() {
nums = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
cout << "\n配列 nums = ";
printVector(nums);
// 二分探索で挿入位置を探す
// 二分探索による挿入位置の探索
for (int target : {2, 6, 20}) {
int index = binarySearchInsertion(nums, target);
cout << "要素 " << target << " の挿入位置のインデックスは " << index << endl;

22
ja/codes/cpp/chapter_searching/hashing_search.cpp
View File

@@ -8,8 +8,8 @@
/* ハッシュ探索（配列） */
int hashingSearchArray(unordered_map<int, int> map, int target) {
// ハッシュテーブルの key: 目標要素、value: インデックス
// ハッシュテーブルにこの key がなければ -1 を返す
// ハッシュテーブルの key：目的の要素、value：インデックス
// ハッシュテーブルにこの key が存在しない場合、-1 を返す
if (map.find(target) == map.end())
return -1;
return map[target];
@@ -17,37 +17,37 @@ int hashingSearchArray(unordered_map<int, int> map, int target) {
/* ハッシュ探索（連結リスト） */
ListNode *hashingSearchLinkedList(unordered_map<int, ListNode *> map, int target) {
// ハッシュテーブルの key: 対象ノードの値、value: ノードオブジェクト
// ハッシュテーブルにその key がなければ nullptr を返す
// ハッシュテーブルの key：目的のノードの値、value：ノードオブジェクト
// ハッシュテーブルにこの key が存在しない場合、nullptr を返す
if (map.find(target) == map.end())
return nullptr;
return map[target];
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
int target = 3;
/* ハッシュ探索（配列） */
vector<int> nums = {1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8};
// ハッシュテーブルを初期化
// ハッシュテーブルを初期化する
unordered_map<int, int> map;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
map[nums[i]] = i; // key: 要素、value: インデックス
map[nums[i]] = i; // key：要素、value：インデックス
}
int index = hashingSearchArray(map, target);
cout << "対象要素 3 のインデックス = " << index << endl;
cout << "目的の要素 3 のインデックス = " << index << endl;
/* ハッシュ探索（連結リスト） */
ListNode *head = vecToLinkedList(nums);
// ハッシュテーブルを初期化
// ハッシュテーブルを初期化する
unordered_map<int, ListNode *> map1;
while (head != nullptr) {
map1[head->val] = head; // key: ノード値、value: ノード
map1[head->val] = head; // key：ノードの値、value：ノード
head = head->next;
}
ListNode *node = hashingSearchLinkedList(map1, target);
cout << "対象ノード値 3 に対応するノードオブジェクトは " << node << endl;
cout << "目的のノードの値 3 に対応するノードオブジェクトは " << node << endl;
return 0;
}

18
ja/codes/cpp/chapter_searching/linear_search.cpp
View File

@@ -8,42 +8,42 @@
/* 線形探索（配列） */
int linearSearchArray(vector<int> &nums, int target) {
// 配列を走査
// 配列を走査する
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
// 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
// 目的の要素が見つかったので、そのインデックスを返す
if (nums[i] == target)
return i;
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
// 目的の要素が見つからなかったので、-1 を返す
return -1;
}
/* 線形探索（連結リスト） */
ListNode *linearSearchLinkedList(ListNode *head, int target) {
// 連結リストを走査
// 連結リストを走査する
while (head != nullptr) {
// 対象ノードが見つかったら、それを返す
// 目的のノードが見つかったので、それを返す
if (head->val == target)
return head;
head = head->next;
}
// 対象ノードが見つからない場合は `nullptr` を返す
// 目的のノードが見つからなかったので、nullptr を返す
return nullptr;
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
int target = 3;
/* 配列で線形探索を行う */
vector<int> nums = {1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8};
int index = linearSearchArray(nums, target);
cout << "対象要素 3 のインデックス = " << index << endl;
cout << "目的の要素 3 のインデックス = " << index << endl;
/* 連結リストで線形探索を行う */
ListNode *head = vecToLinkedList(nums);
ListNode *node = linearSearchLinkedList(head, target);
cout << "対象ノード値 3 に対応するノードオブジェクトは " << node << endl;
cout << "目的のノードの値 3 に対応するノードオブジェクトは " << node << endl;
return 0;
}

16
ja/codes/cpp/chapter_searching/two_sum.cpp
View File

@@ -9,7 +9,7 @@
/* 方法 1：総当たり列挙 */
vector<int> twoSumBruteForce(vector<int> &nums, int target) {
int size = nums.size();
// 2重ループのため、時間計算量は O(n^2)
// 二重ループのため、時間計算量は O(n^2)
for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
for (int j = i + 1; j < size; j++) {
if (nums[i] + nums[j] == target)
@@ -22,9 +22,9 @@ vector<int> twoSumBruteForce(vector<int> &nums, int target) {
/* 方法 2：補助ハッシュテーブル */
vector<int> twoSumHashTable(vector<int> &nums, int target) {
int size = nums.size();
// 補助ハッシュテーブルを使用し、空間計算量は O(n)
// 補助ハッシュテーブルの空間計算量は O(n)
unordered_map<int, int> dic;
// 単一ループで、時間計算量は O(n)
// 一重ループのため、時間計算量は O(n)
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (dic.find(target - nums[i]) != dic.end()) {
return {dic[target - nums[i]], i};
@@ -34,20 +34,20 @@ vector<int> twoSumHashTable(vector<int> &nums, int target) {
return {};
}
/* Driver Code */
/* 実行用コード */
int main() {
// ======= Test Case =======
// ======= テストケース =======
vector<int> nums = {2, 7, 11, 15};
int target = 13;
// ====== Driver Code ======
// ====== 実行用コード ======
// 方法 1
vector<int> res = twoSumBruteForce(nums, target);
cout << "方法1 res = ";
cout << "方法 1 res = ";
printVector(res);
// 方法 2
res = twoSumHashTable(nums, target);
cout << "方法2 res = ";
cout << "方法 2 res = ";
printVector(res);
return 0;