二分查找新认识

// NumberOfK.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

// 《剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题》代码
// 著作权所有者：何海涛

#include "stdafx.h"

int GetFirstK(int* data, int length, int k, int start, int end);
int GetLastK(int* data, int length, int k, int start, int end);

int GetNumberOfK(int* data, int length, int k)
{
    int number = 0;

    if(data != NULL && length > 0)
    {
        //int first = GetFirstK(data, length, k, 0, length - 1);
        //int last = GetLastK(data, length, k, 0, length - 1);
        int first = GetFirstK(data, length, k, 0, length);
        int last = GetLastK(data, length, k, 0, length);
        if(first > -1 && last > -1)
            //number = last - first + 1;
            number = last - first;
    }

    return number;
}

// 找到数组中第一个k的下标。如果数组中不存在k，返回-1
//int GetFirstK(int* data, int length, int k, int start, int end)
//{
//    if(start > end)
//        return -1;
//
//    int middleIndex = (start + end) / 2;
//    int middleData = data[middleIndex];
//
//    if(middleData == k)
//    {
//        if((middleIndex > 0 && data[middleIndex - 1] != k) 
//            || middleIndex == 0)
//            return middleIndex;
//        else
//            end  = middleIndex - 1;
//    }
//    else if(middleData > k)
//        end = middleIndex - 1;
//    else
//        start = middleIndex + 1;
//
//    return GetFirstK(data, length, k, start, end);
//}

// 找到数组中最后一个k的下标。如果数组中不存在k，返回-1
int GetFirstK(int *data, int length, int k, int start, int end)
{
    if (start > end)
        return -1;
    
    int middle;
    while (start < end)
    {
        middle = start + (end - start) / 2;
        if (data[middle] >= k)
        {
            end = middle;
        }
        else
        {
            start = middle + 1;
        }
    }
    return start;
}

int GetLastK(int *data, int length, int k, int start, int end)
{
    if (start > end)
        return -1;

    int middle;
    while (start < end)
    {
        middle = start + (end - start) / 2;
        if (data[middle] <= k)
        {
            start = middle + 1;
        }
        else
        {
            end = middle;
        }
    }
    return start;
}

//int GetLastK(int* data, int length, int k, int start, int end)
//{
//    if(start > end)
//        return -1;
//
//    int middleIndex = (start + end) / 2;
//    int middleData = data[middleIndex];
//
//    if(middleData == k)
//    {
//        if((middleIndex < length - 1 && data[middleIndex + 1] != k) 
//            || middleIndex == length - 1)
//            return middleIndex;
//        else
//            start  = middleIndex + 1;
//    }
//    else if(middleData < k)
//        start = middleIndex + 1;
//    else
//        end = middleIndex - 1;
//
//    return GetLastK(data, length, k, start, end);
//}

// ====================测试代码====================
void Test(char* testName, int data[], int length, int k, int expected)
{
    if(testName != NULL)
        printf("%s begins: ", testName);

    int result = GetNumberOfK(data, length, k);
    if(result == expected)
        printf("Passed.
");
    else
        printf("Failed.
");
}

// 查找的数字出现在数组的中间
void Test1()
{
    int data[] = {1, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 5};
    Test("Test1", data, sizeof(data) / sizeof(int), 3, 4);
}

// 查找的数组出现在数组的开头
void Test2()
{
    int data[] = {3, 3, 3, 3, 4, 5};
    Test("Test2", data, sizeof(data) / sizeof(int), 3, 4);
}

// 查找的数组出现在数组的结尾
void Test3()
{
    int data[] = {1, 2, 3, 3, 3, 3};
    Test("Test3", data, sizeof(data) / sizeof(int), 3, 4);
}

// 查找的数字不存在
void Test4()
{
    int data[] = {1, 3, 3, 3, 3, 4, 5};
    Test("Test4", data, sizeof(data) / sizeof(int), 2, 0);
}

// 查找的数字比第一个数字还小，不存在
void Test5()
{
    int data[] = {1, 3, 3, 3, 3, 4, 5};
    Test("Test5", data, sizeof(data) / sizeof(int), 0, 0);
}

// 查找的数字比最后一个数字还大，不存在
void Test6()
{
    int data[] = {1, 3, 3, 3, 3, 4, 5};
    Test("Test6", data, sizeof(data) / sizeof(int), 6, 0);
}

// 数组中的数字从头到尾都是查找的数字
void Test7()
{
    int data[] = {3, 3, 3, 3};
    Test("Test7", data, sizeof(data) / sizeof(int), 3, 4);
}

// 数组中的数字从头到尾只有一个重复的数字，不是查找的数字
void Test8()
{
    int data[] = {3, 3, 3, 3};
    Test("Test8", data, sizeof(data) / sizeof(int), 4, 0);
}

// 数组中只有一个数字，是查找的数字
void Test9()
{
    int data[] = {3};
    Test("Test9", data, sizeof(data) / sizeof(int), 3, 1);
}

// 数组中只有一个数字，不是查找的数字
void Test10()
{
    int data[] = {3};
    Test("Test10", data, sizeof(data) / sizeof(int), 4, 0);
}

// 鲁棒性测试，数组空指针
void Test11()
{
    Test("Test11", NULL, 0, 0, 0);
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();
    Test8();
    Test9();
    Test10();
    Test11();

    return 0;
}