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【C++例题 / 训练】二分算法(模板 & 例题)

引言

二分也就是二分查找,又叫折半查找。这种算法正如其名,每一次都要分一半。

二分算法可以分为二分查找和二分答案。

以在一个升序数组中查找一个数为例,每次考察数组当前部分的中间元素,如果中间元素刚好是要找的,就结束搜索过程;如果中间元素小于所查找的值,那么左侧的只会更小,不会有所查找的元素,只需到右侧查找;如果中间元素大于所查找的值同理,只需到左侧查找

二分法的使用条件

二分法是适用于解决具有“二段性”(单调性)的问题的方法,通常表现为求解满足某一条件的最大值或者最小值

  1. 上下界确定。 我们可以通过上下界的折半来优化查找。
  2. 二段性: 对某一范围内的数据,存在一个临界点,使得临界点某一侧的所有数据都满足某一性质,另一侧的所有数据都不满足这一性质,就称这一范围内的数据具有二段性。

二段性包括单调性,即区间内有序,这样二分出来的结果是严格大于或者小于或等于target的。 但是,二段性也体现在非单调性上,也称为局部有序,可以参考 162. 寻找峰值 和 33. 搜索旋转排序数组。由这些题我们可以得知,二分法的奥义(本质)不在于单调性,而是二段性。也就是我们能对整体无序但局部有序的序列进行二分法。

二分的前提条件

1、答案在一个区间内(一般情况下,区间会很大,暴力超时) 2、直接搜索不好搜,但是容易判断一个答案可行不可行 3、该区间对题目具有单调性,即:在区间中的值越大或越小,题目中的某个量对应增加或减少。 4、若有多个答案满足题意,则这些答案具有如下特点:若答案 x 满足,则答案范围内小于 x 或大于 x 的答案均满足。

模板

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