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2023-12-02 06:24:05 +08:00
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@@ -4,19 +4,19 @@ comments: true
# 10.2   二分查找插入点
二分查找不仅可用于搜索目标元素,还具有许多变种问题,比如搜索目标元素的插入位置。
二分查找不仅可用于搜索目标元素,还可用于解决许多变种问题,比如搜索目标元素的插入位置。
## 10.2.1   无重复元素的情况
!!! question
给定一个长度为 $n$ 的有序数组 `nums` 和一个元素 `target` ,数组不存在重复元素。现将 `target` 插入数组 `nums` 中,并保持其有序性。若数组中已存在元素 `target` ,则插入到其左方。请返回插入后 `target` 在数组中的索引。
给定一个长度为 $n$ 的有序数组 `nums` 和一个元素 `target` ,数组不存在重复元素。现将 `target` 插入数组 `nums` 中,并保持其有序性。若数组中已存在元素 `target` ,则插入到其左方。请返回插入后 `target` 在数组中的索引。
![二分查找插入点示例数据](binary_search_insertion.assets/binary_search_insertion_example.png){ class="animation-figure" }
<p align="center"> 图 10-4 &nbsp; 二分查找插入点示例数据 </p>
如果想复用上节的二分查找代码,则需要回答以下两个问题。
如果想复用上节的二分查找代码,则需要回答以下两个问题。
**问题一**:当数组中包含 `target` 时,插入点的索引是否是该元素的索引?
@@ -26,7 +26,7 @@ comments: true
进一步思考二分查找过程:当 `nums[m] < target` 时 $i$ 移动,这意味着指针 $i$ 在向大于等于 `target` 的元素靠近。同理,指针 $j$ 始终在向小于等于 `target` 的元素靠近。
因此二分结束时一定有:$i$ 指向首个大于 `target` 的元素,$j$ 指向首个小于 `target` 的元素。**易得当数组不包含 `target` 时,插入索引为 $i$** 。
因此二分结束时一定有:$i$ 指向首个大于 `target` 的元素,$j$ 指向首个小于 `target` 的元素。**易得当数组不包含 `target` 时,插入索引为 $i$** 。代码如下所示:
=== "Python"
@@ -291,7 +291,7 @@ comments: true
此方法虽然可用,但其包含线性查找,因此时间复杂度为 $O(n)$ 。当数组中存在很多重复的 `target` 时,该方法效率很低。
现考虑拓展二分查找代码。如图 10-6 所示,整体流程保持不变,每轮先计算中点索引 $m$ ,再判断 `target` 和 `nums[m]` 大小关系,分为以下几种情况。
现考虑拓展二分查找代码。如图 10-6 所示,整体流程保持不变,每轮先计算中点索引 $m$ ,再判断 `target` 和 `nums[m]` 大小关系,分为以下几种情况。
- 当 `nums[m] < target` 或 `nums[m] > target` 时,说明还没有找到 `target` ,因此采用普通二分查找的缩小区间操作,**从而使指针 $i$ 和 $j$ 向 `target` 靠近**。
- 当 `nums[m] == target` 时,说明小于 `target` 的元素在区间 $[i, m - 1]$ 中,因此采用 $j = m - 1$ 来缩小区间,**从而使指针 $j$ 向小于 `target` 的元素靠近**。