【C语言】计算数字在升序数组中出现的次数的两种方法

题目：数字在升序数组中出现的次数

描述：给定一个长度为 n 的非降序数组和一个非负数整数 k ，要求统计 k 在数组中出现的次数

要求：数据范围：0≤n≤1000,0≤k≤100,数组中每个元素的值满足0≤val≤100
要求：空间复杂度O(1)，时间复杂度O(logn)

1.二分查找

二分查找是一种在有序数组中运用到的快速查找的算法，也称“折半查找（Binary Search）”。时间复杂度为O(logn)，相对遍历查找，是一种较为优秀的算法。基本原理是通过将一个有序数组的中间值与目标值进行对比，若恰好等于中间值则返回该值；若目标值大于中间值，则压缩左边界，逼近目标值；若目标值小于中间值，则压缩右边界，逼近目标值。代码示例如下：（假设数组升序排列）

#include<stdio.h>
int find_t(int* a, int key, int sz)
{int left = 0, right = sz - 1;int mid = 0;while (left <=right)//循环条件是左边小于等于右边，当左边大于右边，不用再循环；{mid = (right - left) / 2 + left;//找到中间值（此做法是为了避免溢出）if (a[mid] < key)//当要找到的key在中间值的右边时{left = mid+1;//左边界向前进一位，压缩寻找范围}else if (a[mid] > key)//当要找到的key在中间值的左边时{right = mid-1;//右边界向后退一位，压缩寻找范围}elsereturn mid;//当key刚好等于中间值，返回该值}return -1;//遍历整个数组后，都没有找到合适值，说明该数组中没有要寻找的key值，返回-1；
}
int main()
{int k = 0;int arr[] = { 3,7,8,16,25,34,43,52,61,70 };while (1){scanf("%d", &k);int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);if (find_t(arr, k, sz) != -1)printf("exist the number is:%d\n", find_t(arr, k, sz));elseprintf("no exist!\n");}return 0;
}

程序运行结果如下：

2. 计算数字在升序数组中出现的次数

一、方法一

暴力遍历，无视顺序

该方法无论有序无序，均适用。直接从第一个数字开始，遍历整个数组，一旦遇见目标值就+1，但该方法相对二分法较为费时，代码如下：

int GetNumberOfK(int* data, int dataLen, int k )
{int count=0;//定义一个count为0;for(int i=0;i<dataLen;i++){if(data[i]==k)//遇到与目标值k相同的就+1；count++;}return count;//返回该值
}

二、方法二

二分法查找

使用二分法查找，因为查找的数组有序，所以目标值如果有多个，肯定是连在一起，我们可以通过二分查找，找到该一串连续数字的左右边界，例如：

上述代码中，如果目标值为7，则左边界就是该段数组中的第一个7，右边界为该段数组中的最后一个7再加一位，即对应上图中的第一个8，用8的下标，减去第一个7的下标即为该数组中7的个数，即right-left.

所以，需要进行两次二分查找，分别找出左右边界，代码如下：

int GetNumberOfK(int* data, int dataLen, int k )
{int l=0,r=dataLen,left=0,right=0;while(l<r){//确定左界int mid=(r-l)/2+l;//计算中间值if(data[mid]<k)l=mid+1;elser=mid;}left=l;//重新赋值，再次进行一次二分查找，确定右界l=0;r=dataLen;while(l<r){int mid=(r-l)/2+l;//计算中间值if(data[mid]<=k)l=mid+1;elser=mid;}right=r;return right-left;//个数为右边界减去左边界
}

这里注意：

二分查找，可以用于查找边界值或者具体某一个目标值，第一部分举的二分法示例时找具体某一个值，而该题是寻找边界值，要注意在寻找边界值时，while中的判断部分是left<right，左右边界的每一次循环后的值要根据具体情况判断是=mid+(-)1,还是=mid;