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  • Leetcode162. 寻找峰值

    峰值元素是指其值大于左右相邻值的元素。

    给定一个输入数组 nums,其中 nums[i] ≠ nums[i+1],找到峰值元素并返回其索引。

    数组可能包含多个峰值,在这种情况下,返回任何一个峰值所在位置即可。

    你可以假设 nums[-1] = nums[n] = -∞。

    示例 1:

    输入: nums = [1,2,3,1]
    输出: 2
    解释: 3 是峰值元素,你的函数应该返回其索引 2。
    示例 2:

    输入: nums = [1,2,1,3,5,6,4]
    输出: 1 或 5
    解释: 你的函数可以返回索引 1,其峰值元素为 2;
      或者返回索引 5, 其峰值元素为 6。
    说明:

    你的解法应该是 O(logN) 时间复杂度的。

    二分查找

    算法

    我们可以将 numsnums 数组中的任何给定序列视为交替的升序和降序序列。通过利用这一点,以及“可以返回任何一个峰作为结果”的要求,我们可以利用二分查找来找到所需的峰值元素。

    在简单的二分查找中,我们处理的是一个有序数列,并通过在每一步减少搜索空间来找到所需要的数字。在本例中,我们对二分查找进行一点修改。首先从数组 numsnums 中找到中间的元素 midmid。若该元素恰好位于降序序列或者一个局部下降坡度中(通过将 nums[i]nums[i] 与右侧比较判断),则说明峰值会在本元素的左边。于是,我们将搜索空间缩小为 midmid 的左边(包括其本身),并在左侧子数组上重复上述过程。

    若该元素恰好位于升序序列或者一个局部上升坡度中(通过将 nums[i]nums[i] 与右侧比较判断),则说明峰值会在本元素的右边。于是,我们将搜索空间缩小为 midmid 的右边,并在右侧子数组上重复上述过程。

    就这样,我们不断地缩小搜索空间,直到搜索空间中只有一个元素,该元素即为峰值元素。

    为了理解本方法的原理,让我们再次讨论前文提到的全部三种情况。

    情况 1. 这种情况下,首先找到中间元素 33。由于它处于下降坡度,将搜索空间缩小到 [1, 2, 3]。对于此子数组,22 为中间元素,也处于下降坡度中,于是将搜索空间缩小到 [1, 2]。现在 11 是中间元素并同样处于下降坡度,于是将搜索空间缩小到 [1]。 最终 11 作为答案被正确返回。

    情况 2. 这种情况下,首先找到中间元素 33。由于它处于上升坡度,将搜索空间缩小到 [4, 5]。对于此子数组,44 为中间元素,也处于上升坡度中,于是将搜索空间缩小到 [5]。 最终 55 作为答案被正确返回。

    情况 3. 这种情况下, 峰值位于中间某处。第一个中间元素是 44。它位于上升坡度,表明峰值在其右侧。于是,搜索空间缩小为 [5, 1]。 现在,55 位于下降坡度(相对其右侧相邻元素), 搜索空间下降为 [5]。于是,55 被正确识别。

     

     迭代二分法

    class Solution {
    public:
        int findPeakElement(vector<int>& nums) {
            int left=0;
            int right=nums.size()-1;
            int middle=0;
            while(left<right)
            {
                middle=left+(right-left)/2;
                if(nums[middle]>nums[middle+1])
                    right=middle;
                else if(nums[middle]<nums[middle+1])
                    left=middle+1;
            }
            return left;
            
        }
    };

    递归二分法:

    class Solution{
    private:
        int search(vector<int>& nums,int left,int right)
        {
            int middle=left+(right-left)/2;
            if(left==right)
                return left;
            if(nums[middle]>nums[middle+1])
                return search(nums,left,middle);
            return search(nums,middle+1,right);
        }
    
    public:
        int findPeakElement(vector<int>& nums)
        {
            if(nums.size()==0) return -INT_MAX;
            return search(nums,0,nums.size()-1);
        }
    };
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/renzmin/p/12013935.html
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