二分查找
“二分查找”問題的詳細指南和 Python 實作。
1. 學習
「二分搜尋」問題是二分搜尋部分的關鍵挑戰。
此實作著重於 Python 中的簡單層級邏輯。
在我們提供的解決方案中，我們優先考慮技術準確性和程式碼可讀性。
2. Real-World Applications
3. Visual Intuition
可視化二分搜尋的邏輯流程。
4. Prerequisites
5. Step-by-Step Thinking
1. Understand the problem
仔細閱讀二分查找的問題陳述。
2. Formulate brute force
起草一個簡單的迭代解決方案。
3. Identify inefficiency
尋找冗餘計算。
4. Optimize search path
使用散列或排序來加速該過程。
5. Final Implementation
清理生產標準代碼。
問題陳述
給定一個按升序排序的整數陣列 nums 和一個整數 target，寫一個函數在 nums 中搜尋 target。如果 target 存在，則傳回其索引。否則，返回 -1。
您必須編寫一個運行時間複雜度為 O(log n) 的演算法。
寫一個函數 search(nums: List[int], target: int) -> int。
- •1 <= len(nums) <= 10^4
- •-10^4 < nums[i], target < 10^4
- •All integers in nums are unique
- •nums is sorted in ascending order
範例
nums = [-1, 0, 3, 5, 9, 12], target = 9
4
9 exists in nums and its index is 4.
nums = [-1, 0, 3, 5, 9, 12], target = 2
-1
2 does not exist in nums so return -1.
Need a Hint?
Edge Cases to Watch
- 空輸入結構
- 單元素輸入
- 大數值範圍
準備好解決了嗎？
Open the problem in PyRun's browser-based Python editor. Your code runs fully offline — no server required.
面試見解和變化
複雜度分析分解
為什麼時間: Directly evaluates all possibilities.
為什麼選擇太空: Uses standard local memory.
為什麼時間: Optimized paths reduce total operations.
為什麼選擇太空: May trade memory for speed.
最佳化解決方案Python程式碼
最佳化解決方案Python程式碼
def binary_search_opt(arr, x):
l, r = 0, len(arr) - 1
while l <= r:
mid = l + (r - l) // 2
if arr[mid] == x:
return mid
if arr[mid] < x:
l = mid + 1
else:
r = mid - 1
return -1暴力破解代碼（劇透保護）
暴力破解代碼（劇透保護）
def binary_search_recursive(arr, x, l, r):
if r >= l:
mid = l + (r - l) // 2
if arr[mid] == x:
return mid
elif arr[mid] > x:
return binary_search_recursive(arr, x, l, mid - 1)
else:
return binary_search_recursive(arr, x, mid + 1, r)
return -1Algorithm Pattern Checklist
When dealing with Binary Search data patterns.
- Are constraints clear?
- Is there a linear or logarithmic optimization possible?
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