java - 为什么这个二分查找排序数组的场景还是会报错呢？

Question

郑重声明，我在某个网络编码网站上遇到过这个问题，但我真正感兴趣的是我错过了什么，而不是分数。开始了:

实现函数 countNumbers，它接受经过排序的唯一整数数组，并计算小于参数 lessThan 的数组元素的数量。

例如，SortedSearch.countNumbers(new int[] { 1, 3, 5, 7 }, 4) 应该返回 2 因为少了两个数组元素比 4。

我给出了以下解决方案，但是，我无法弄清楚在什么情况下它会失败？ (该网站说它在 4 项测试中有 1 项未通过)。而且我也不确定我可以对 lessThan 的值(value)做出什么样的假设。

public class SortedSearch {
    public static int countNumbers(int[] sortedArray, int lessThan) {

        if (sortedArray == null || sortedArray.length == 0)
            return 0;

        if (sortedArray.length == 1) {
            return sortedArray[0] < lessThan? 1:0;
        }

        int left = 0;
        int right = sortedArray.length-1;
        int middle = 0;

        while(left<right) {
            middle = left + (right-left)/2;
            if (sortedArray[middle]<lessThan) {
                left = middle+1;
            } else if (sortedArray[middle]>lessThan) {
                right = middle-1;
            } else {
                return middle;
            }        
        }
        return left;

    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SortedSearch.countNumbers(new int[] { 1, 3, 5 }, 4));
    }
}

Answer 1

您的代码当前正在执行经典二分查找。您需要修改以包含您的案例。

例如使用以下测试用例尝试您的代码:

{ 1, 3, 5 }, 4) -> should output 2
{ 1, 3, 5 }, 2) -> should output 1
{ 1, 3, 5 }, 3) -> should output 1
{ 1, 3, 5 }, 6) -> should output 3
{ 1, 3, 5 }, 0) -> should output 0

其中大部分都因现有代码而失败。

我们的目标是找出middle 小于给定数且middle + 1 大于<的点/em> 它。当然，我们可以使用二进制搜索(修改)来做到这一点。

我修改了经典二进制搜索的代码以包含这些情况(以及在代码中添加的注释):

while (left <= right) {
    middle = left + (right - left) / 2;
    if (sortedArray[middle] < lessThan && (middle + 1) < sortedArray.length
            && sortedArray[middle + 1] > lessThan) {
        // we have the point where middle is less and middle+1 is greater than given num
        return middle + 1;
    } else if (sortedArray[middle] == lessThan) {
        // we have found the number itself
        return middle;
    } else if (sortedArray[middle] < lessThan) {
        // recur in right part
        left = middle + 1;
    } else if (sortedArray[middle] > lessThan) {
        // recur in left part
        right = middle - 1;
    }
}

// given number is either lesser/bigger than all elements in the array
return lessThan < sortedArray[0] ? 0 : sortedArray.length;