C语言算法-解答搜索旋转排序数组问题的C语言实现

题目
给定一个旋转排序数组 nums
和一个目标值 target
,要求在数组中搜索目标值,并返回其下标。如果目标值不存在于数组中,则返回 -1。
引言
搜索旋转排序数组问题需要考虑数组的旋转和二分搜索的逻辑。我们可以使用二分搜索的方法来解决这个问题,通过确定目标值在旋转排序数组的哪个部分,并在相应的部分进行二分搜索。解决这个问题需要进行二分搜索和旋转数组的判断。
算法思路
我们将使用二分搜索的方法来解决搜索旋转排序数组问题。
算法的步骤如下:
- 定义两个指针
left
和right
,分别指向数组的起始位置和结束位置。 循环进行二分搜索,直到
left
大于等于right
:- 计算
mid
,即left
和right
的中间位置。 - 判断
nums[mid]
是否等于target
,如果是,返回mid
作为目标值的下标。 - 判断
nums[left]
到nums[mid]
是否是递增的,如果是,说明target
可能在这个范围内,将right
更新为mid-1
,否则,说明target
可能在另一侧,将left
更新为mid+1
。 - 判断
nums[mid]
到nums[right]
是否是递增的,如果是,说明target
可能在这个范围内,将left
更新为mid+1
,否则,说明target
可能在另一侧,将right
更新为mid-1
。
- 计算
- 如果循环结束后仍然没有找到目标值,返回 -1。
代码实现
下面是使用C语言实现的代码:
#include <stdio.h>
int search(int* nums, int numsSize, int target) {
int left = 0;
int right = numsSize - 1;
while (left <= right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
if (nums[mid] == target) {
return mid;
}
if (nums[left] <= nums[mid]) {
if (nums[left] <= target && target < nums[mid]) {
right = mid - 1;
} else {
left = mid + 1;
}
} else {
if (nums[mid] < target && target <= nums[right]) {
left = mid + 1;
} else {
right = mid - 1;
}
}
}
return -1;
}
int main() {
int nums[] = {4, 5, 6, 7, 0, 1, 2};
int numsSize = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
int target = 0;
int result = search(nums, numsSize, target);
printf("Rotated Sorted Array: ");
for (int i = 0; i < numsSize; i++) {
printf("%d ", nums[i]);
}
printf("\n");
printf("Target: %d\n", target);
if (result != -1) {
printf("Target found at index: %d\n", result);
} else {
printf("Target not found\n");
}
return 0;
}
算法分析
该算法只需要进行二分搜索操作,所以时间复杂度为 O(log n),其中 n 是数组的长度。
空间复杂度为 O(1),算法只使用了常数级别的额外空间。
示例和测试
示例输入:
Rotated Sorted Array: 4 5 6 7 0 1 2
Target: 0
示例输出:
Target found at index: 4
总结
本文使用C语言实现了解答搜索旋转排序数组问题的代码。通过使用二分搜索的方法,我们能够在给定的旋转排序数组中搜索目标值,并返回其下标。该算法的时间复杂度为 O(log n),空间复杂度为 O(1)。