剑指Offer(Java版):数字在排序数组中出现的次数
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题目:统计一个数字在排序数组中出现的次数。例如输入排序数组为
{1,2,3,3,,3,3,4,5}和数字3,由于3在这个数组中出现了4次,因此输出4
既然输入的数组是排序的,那么我们很自然的想到利用二分查找算法。在 题目给出的例子中,我们可以先用二分查找算法找到第一个3.由于3可能出现多次,因此我们找到的3的左右两遍可能都是3,于是我们在找到3的左右两边顺序 扫描,分别找出第一个3和最后一个3.因为要查找的数字在长度为n的数组中可能很出现O(n)次,所以顺序扫描的时间复杂度为O(n)。因此这种算法的效 率和直接从头到尾顺序扫描整个数组统计3出现的次数的方法是一样的。显然,面试官是不会满意这种算法,它会提示我们还有更快的算法。
接下来我们思考如何更好的利用二分查找算法。假设我们统计数字k在排序数组中出现的次数。在前面的算法的时间主要消耗在如何确定重复出现的第一个k和最后一个k的位置上,有没有可以利用的二分查找算法直接找到第一个k和最后一个k。
我们先分析如何利用二分查找在数组中找到第一个k,二分查找算法总是 先拿数组的中间的数字和k做比较。如果中间的数字比k大,那么k只能出现在数组的前半段,下一轮我们旨在数组的前半段查找就可以了。如果中间的数字比k 小,那么k只能出现在数组的后半段,下一轮我们只在数组的后半段查找就可以了。如果中间的数字和k相等呢?我们先判断这个数字是不是第一个k。如果位于中 间数字的前面一个数字不是k,此时中间的数字刚好就是第一个k。如果中间的数字的前面一个数字也是k,也就是说第一个k肯定在数组的前半段,下一轮我们仍 然需要在数组的前半段查找。
同理我们利用上面的思路找到最后一个k。
找到第一个k和最后一个k后就可以知道k出现的次数了,
实现代码如下:
package cglib;
public class jiekou {
//递归找到排序数组中第一个k
private int getFirstK(int[] arr,int k,int left,int right){
if(left > right)
return -1;
int middleIndex = (left+right)/2;
int middleData = arr[middleIndex];
if(middleData == k){ //如果中位数等于k
if((middleIndex >0 && arr[middleIndex -1]!=k)|| middleIndex == 0)
return middleIndex; //中位数是第一个k
else
right = middleIndex -1; //中位数不是第一个k,则往中位数左边找第一个k
}
else if(middleData > k)//中位数大于k ,则第一个k肯定在中位数左边
right = middleIndex -1; //往中位数左边找第一个k
else
left = middleIndex +1; //中位数小于k ,则第一个k肯定在中位数右边
return getFirstK(arr,k,left,right); //递归
}
//相同的思路,递归找到最后的一个k
private int getLastK(int[] arr,int k,int left,int right){
if(left > right)
return -1;
int middleIndex = (left + right)/2;
int middleData = arr[middleIndex];
if(middleData == k){
if((middleIndex <arr.length -1 && arr[middleIndex+1]!=k) || middleIndex ==arr.length-1)
return middleIndex;
else
left = middleIndex+1; //中位数不是最后一个k,则往中位数右边找最后个k
}
else if(middleData <k){//中位数小于k,则往中位数右边找最后一个k
left = middleIndex +1;
}else
right = middleIndex -1; //中位数大于k,则往中位数左边找最后一个k
return getLastK(arr,k,left,right); //递归
}
//计算出k在数组中出现的次数
public int getNumberOfK(int[] arr,int k){
int number = 0;
if(arr.length >0){
int first = getFirstK(arr,k,0,arr.length-1);
int last = getLastK(arr,k,0,arr.length -1);
if(first >-1 && last >-1)
number =last-first+1;
}
return number;
}
public static void main(String[] args){
int[] arr= {1,2,3,3,3,3,4,5};
jiekou test = new jiekou();
System.out.println(test.getNumberOfK(arr, 3));
}
}
输出:4
转载于:https://my.oschina.net/u/2822116/blog/726222
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