C++如何實現搜索二維矩陣功能

本篇內容介紹了“C++如何實現搜索二維矩陣功能”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

[LeetCode] 74. Search a 2D Matrix 搜索一個二維矩陣

Write an efficient algorithm that searches for a value in an m x n matrix. This matrix has the following properties:

• Integers in each row are sorted from left to right.

• The first integer of each row is greater than the last integer of the previous row.

Example 1:

Input: matrix = [[1,3,5,7],[10,11,16,20],[23,30,34,60]], target = 3
Output: true

Example 2:

Input: matrix = [[1,3,5,7],[10,11,16,20],[23,30,34,60]], target = 13
Output: false

Constraints:

• m == matrix.length

• n == matrix[i].length

• 1 <= m, n <= 100

• -104 <= matrix[i][j], target <= 104

這道題要求搜索一個二維矩陣，由于給的矩陣是有序的，所以很自然的想到要用二分查找法，可以在第一列上先用一次二分查找法找到目標值所在的行的位置，然后在該行上再用一次二分查找法來找是否存在目標值。對于第一個二分查找，由于第一列的數中可能沒有 target 值，該如何查找呢，如果是查找第一個不小于目標值的數，當 target 在第一列時，會返回 target 所在的行，但若 target 不在的話，有可能會返回下一行，不好統一。所以可以查找第一個大于目標值的數，也就是總結帖中的第三類，這樣只要回退一個，就一定是 target 所在的行。但需要注意的一點是，如果返回的是0，就不能回退了，以免越界，記得要判斷一下。找到了 target 所在的行數，就可以再次使用二分搜索，此時就是總結帖中的第一類了，查找和 target 值相同的數，也是最簡單的一類，分分鐘搞定即可，參見代碼如下：

解法一：

class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        if (matrix.empty() || matrix[0].empty()) return false;
        int left = 0, right = matrix.size();
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (matrix[mid][0] == target) return true;
            if (matrix[mid][0] < target) left = mid + 1;
            else right = mid;
        }
        int tmp = (right > 0) ? (right - 1) : right;
        left = 0;
        right = matrix[tmp].size();
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (matrix[tmp][mid] == target) return true;
            if (matrix[tmp][mid] < target) left = mid + 1;
            else right = mid;
        }
        return false;
    }
};

當然這道題也可以使用一次二分查找法，如果我們按S型遍歷該二維數組，可以得到一個有序的一維數組，只需要用一次二分查找法，而關鍵就在于坐標的轉換，如何把二維坐標和一維坐標轉換是關鍵點，把一個長度為n的一維數組轉化為 m*n 的二維數組 (m*n = n)后，那么原一維數組中下標為i的元素將出現在二維數組中的 [i/n][i%n] 的位置，有了這一點，代碼很好寫出來了：

解法二：

class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        if (matrix.empty() || matrix[0].empty()) return false;
        int m = matrix.size(), n = matrix[0].size();
        int left = 0, right = m * n;
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (matrix[mid / n][mid % n] == target) return true;
            if (matrix[mid / n][mid % n] < target) left = mid + 1;
            else right = mid;
        }
        return false;
    }
};

這道題其實也可以不用二分搜索法，直接使用雙指針也是可以的，i指向0，j指向列數，這樣第一個被驗證的數就是二維數組右上角的數字，假如這個數字等于 target，直接返回 true；若大于 target，說明要減小數字，則列數j自減1；若小于 target，說明要增加數字，行數i自增1。若 while 循環退出了還是沒找到 target，直接返回 false 即可，參見代碼如下：

解法三：

class Solution {
public:
    bool searchMatrix(vector<vector<int>>& matrix, int target) {
        if (matrix.empty() || matrix[0].empty()) return false;
        int i = 0, j = (int)matrix[0].size() - 1;
        while (i < matrix.size() && j >= 0) {
            if (matrix[i][j] == target) return true;
            else if (matrix[i][j] > target) --j;
            else ++i;
        }   
        return false;
    }
};

“C++如何實現搜索二維矩陣功能”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！