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leetcode 1851 ~ 1900
找出数组排序后的目标下标

找出数组排序后的目标下标

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题目描述

代码结果

运行时间: 24 ms, 内存: 15.9 MB


// Java Stream solution for finding target indices after sorting
// 思路:利用 Java Stream 对数组进行排序和筛选操作,
// 通过 filter 过滤出等于目标值 target 的元素并获取其下标。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

public class Solution {
    public List<Integer> targetIndices(int[] nums, int target) {
        // 对数组进行排序
        return IntStream.range(0, nums.length)
                .mapToObj(i -> new int[]{nums[i], i})
                .sorted((a, b) -> Integer.compare(a[0], b[0]))
                .filter(pair -> pair[0] == target)
                .map(pair -> pair[1])
                .collect(Collectors.toList());
    }
}

解释

方法:

此题解首先对输入数组进行排序,然后使用列表推导(list comprehension)结合enumerate函数来遍历排序后的数组,寻找等于目标值target的元素的下标。若找到,则收集这些下标;若未找到,则返回空列表。最终返回的下标列表是按照升序排列的,因为是在已排序的数组上进行的遍历。

时间复杂度:

O(n log n)

空间复杂度:

O(n)

代码细节讲解

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在排序后的数组中寻找目标值,为什么选择使用列表推导和enumerate而不是二分查找方法?
在这个问题中,虽然使用二分查找方法可以更快地找到一个等于目标值的元素(时间复杂度为O(log n)),但是二分查找只能直接定位到目标值的一个位置,而不是所有位置。如果目标值在数组中出现多次,二分查找后还需额外的步骤来确定所有相同元素的范围,这可能涉及向左和向右扫描直到找不到更多的目标值。使用列表推导和enumerate可以在一次遍历中直接收集所有目标值的索引,特别是当目标值频繁出现时,这种方法在代码编写上更直观且易于实现。
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对于列表推导中的条件判断`val == target`,如果目标值target在数组中出现连续并集中在特定区间,是否有更高效的方法来直接定位这个区间而不是遍历整个数组?
如果目标值target在数组中连续出现并集中在一个区间,可以使用改进的二分查找方法来先找到第一个和最后一个target的下标,从而定位整个区间。首先使用二分查找定位到一个target的下标,然后向左和向右使用二分查找方法分别找到第一个和最后一个target的位置。这样可以在O(log n)的时间复杂度内找到整个target的区间,而不需要遍历整个数组。这种方法在target值分布不均匀时尤其高效。
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如果目标值target不存在于数组中,返回的是空列表。在实际编程中,如何有效地处理这种情况以避免不必要的计算?
在实际编程中,可以在进行任何查找操作之前先检查target值是否可能存在于数组中。这可以通过检查数组的最小值和最大值来实现。如果target小于数组的最小值或大于最大值,则可以直接返回空列表而无需进一步处理。这种方法简单且有效,可以避免在target明显不在数组范围内时进行不必要的计算。
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在实际应用中,如果输入数组已知为非递减顺序,是否还需要进行排序步骤?这一步骤的省略会如何影响算法的整体性能?
如果输入数组已知为非递减顺序(即已经排序),则无需再次排序,这可以显著提高算法的效率。排序步骤通常是算法中最耗时的部分,具有O(n log n)的时间复杂度。省略这一步骤后,可以直接进行查找操作,如使用二分查找来快速定位目标值的位置,从而将整体时间复杂度降低到O(log n)。这种省略不仅提高了算法的执行速度,还降低了运算资源的消耗。

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