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基于二分查找法的数值区间查找

1.问题定义:

   在有序数组中,查找在输入数组满足大于某值a,小于某值b的所有元素。其中a和b可以不在数组中。

2.举例描述:

   输入数组eg:{2,7,8,11,16,26,31,33,37,40,45,49}。查找满足大于10小于30的所有数字,则输出的结果为{11,16,31}子集。若查找大于50或小于2则输出空集。

3.线性扫描方式:

   复杂度O(n) 从左到右扫描满足条件的区间

4.二分查找方式:

   复杂度O(logN)二分查找满足条件的区间,两次二分查找,确定子数组范围。

auto binary_search_left(const vector<int>& nums,int min,int max){
     if(nums.empty())
       return -1;
     int left=0;
     int right =nums.size()-1;
     auto min_left=-1;
     while(left<=right)
     {
         auto mid=(left+right)/2;

         if(nums[mid]<min){
             left=mid+1;
             continue;
         }

         if(nums[mid]>max){

             right=mid-1;
             continue;
         }
            min_left=mid;
            right=mid-1;


     }

     return min_left;
}
auto binary_search_right(const vector<int>& nums,int min,int max){
     if(nums.empty())
       return -1;
     int left=0;
     int right =nums.size()-1;
     auto max_right=-1;
     while(left<=right)
     {
         auto mid=(left+right)/2;

         if(nums[mid]<min){
             left=mid+1;//mid+1
             continue;
         }

         if(nums[mid]>max){

             right=mid-1;
             continue;
         }
            max_right=mid;
            left=mid+1;

     }


     return max_right;
}

5.要应用到哪?

   比如,塔防游戏有很多子弹检测,双重for循环遍历所有子弹和怪物会有很多的冗余检测图形相交的计算。那么,怎么办?我们空间划分技术,对子弹或怪物以x轴坐标进行排序,只有满足一定范围的子弹或怪物才需要进行碰撞检测(图形相交计算)。采用快速排序,时间复杂度O(NlogN)在一个已排序的数组中,寻找满足条件的区间,通过二分查找法,时间复杂度是O(logN)。虽然引入了排序和查找操作,但排序和查找的成本模型仅仅是比较操作和赋值操作,并且更好的是我们大量减少了碰撞检测(图形相交计算)。