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【算法】寻找旋转排序数组中的最小值难度:中等; 已知一个长度为 n 的数组,预先按照升序排列,经由 1 到 n 次 旋转

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难度:中等;

已知一个长度为 n 的数组,预先按照升序排列,经由 1n旋转 后,得到输入数组。例如,原数组 nums = [0,1,2,4,5,6,7] 在变化后可能得到:

  • 若旋转 4 次,则可以得到 [4,5,6,7,0,1,2]
  • 若旋转 7 次,则可以得到 [0,1,2,4,5,6,7]

注意,数组 [a[0], a[1], a[2], ..., a[n-1]] 旋转一次 的结果为数组 [a[n-1], a[0], a[1], a[2], ..., a[n-2]]

给你一个元素值 互不相同 的数组 nums ,它原来是一个升序排列的数组,并按上述情形进行了多次旋转。请你找出并返回数组中的 最小元素

你必须设计一个时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。

示例 1:

输入:nums = [3,4,5,1,2]
输出:1
解释:原数组为 [1,2,3,4,5] ,旋转 3 次得到输入数组。

示例 2:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2]
输出:0
解释:原数组为 [0,1,2,4,5,6,7] ,旋转 3 次得到输入数组。

示例 3:

输入:nums = [11,13,15,17]
输出:11
解释:原数组为 [11,13,15,17] ,旋转 4 次得到输入数组。

提示:

  • n == nums.length

  • 1 <= n <= 5000

  • -5000 <= nums[i] <= 5000

  • nums 中的所有整数 互不相同

  • nums 原来是一个升序排序的数组,并进行了 1n 次旋转

解题思路:

旋转排序数组是指原本升序排序的数组在某些位置进行了旋转,导致数组的排序变得复杂,但依然保留了两段升序子数组的特性

利用旋转数组的特性,通过比较中间元素和数组最后一个元素,可以快速判断最小元素的大致位置,从而将查找范围缩小一半,实现 O(log n) 的时间复杂度。

在循环的终止条件中,当 leftright 相等时,意味着找到了最小元素,因为旋转数组的特性保证了最小元素是唯一的。

  1. 初始化指针:设置 leftright 指针,分别指向数组的起始位置和结束位置。
  2. 二分查找:在 leftright 之间进行二分查找,直到 leftright 指向同一个元素。
  3. 比较中间元素:计算中间位置 mid,并比较 nums[mid]nums[right] 的大小。
  • 如果 nums[mid] >= nums[right],说明从 midright 的子数组是升序的,但 mid 可能位于旋转点的左侧,最小元素肯定不在 [mid, right] 区间内,所以更新 left = mid + 1,继续在 [left, right) 的左半边查找。
  • 如果 nums[mid] < nums[right],说明最小元素位于 [left, mid] 区间内,包括 mid 本身,因为这表明旋转点在 mid 的右边,所以更新 right = mid,在 [left, mid] 区间内查找。
  1. 终止条件:当 left == right 时,退出循环。此时,left 或者 right 指向的元素之一就是最小元素。

  2. 返回结果:返回 nums[left] 或者 nums[right](两者相同)。

JavaScript代码实现:

/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {number}
 */
var findMin = function(nums) {
    let left = 0;
    let right = nums.length - 1;

    while (left < right) {
        let mid = Math.floor((left + right) / 2);
        if (nums[mid] >= nums[right]) {
            // 最小元素在 mid 的右边
            left = mid + 1;
        } else {
            // 最小元素在 mid 或者 mid 的左边
            right = mid;
        }
    }

    // left 和 right 相同,指向最小元素
    return nums[left];
};

// 示例调用
// console.log(findMin([3, 4, 5, 1, 2])); // 输出: 1
// console.log(findMin([4, 5, 6, 7, 0, 1, 2])); // 输出: 0
转载自:https://juejin.cn/post/7419524503200120842
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