Задача: 81. Search in Rotated Sorted Array II
Сложность: medium

В массиве целых чисел nums, отсортированном в неубывающем порядке (не обязательно содержащем уникальные значения), произведена ротация в неизвестном индексе поворота k (0 <= k < nums.length). В результате массив принимает вид [nums[k], nums[k+1], ..., nums[n-1], nums[0], nums[1], ..., nums[k-1]] (нумерация с 0). Например, массив [0,1,2,4,4,4,5,6,6,7] может быть повернут в индексе 5 и превратиться в [4,5,6,6,7,0,1,2,4,4].

Для данного массива nums после ротации и целого числа target необходимо вернуть true, если target присутствует в nums, и false в противном случае.

Необходимо сократить количество операций поиска настолько, насколько это возможно.

Пример:

Input: nums = [2,5,6,0,0,1,2], target = 0
Output: true

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Вспомним стандартный бинарный поиск, где мы используем два указателя (start и end), чтобы отслеживать область поиска в массиве arr. Затем мы делим пространство поиска на три части: [start, mid), [mid, mid], (mid, end]. Далее мы продолжаем искать наш целевой элемент в одной из этих зон поиска.

2⃣Определяя положение arr[mid] и target в двух частях массива F и S, мы можем сократить область поиска так же, как в стандартном бинарном поиске:
Случай 1: arr[mid] находится в F, target в S: так как S начинается после окончания F, мы знаем, что элемент находится здесь: (mid, end].
Случай 2: arr[mid] находится в S, target в F: аналогично, мы знаем, что элемент находится здесь: [start, mid).
Случай 3: Оба arr[mid] и target находятся в F: поскольку оба они находятся в той же отсортированной части массива, мы можем сравнить arr[mid] и target, чтобы решить, как сократить область поиска.
Случай 4: Оба arr[mid] и target находятся в S: так как оба они в той же отсортированной части массива, мы также можем сравнить их для решения о сокращении области поиска.

3⃣Однако, если arr[mid] равен arr[start], то мы знаем, что arr[mid] может принадлежать и F, и S, и поэтому мы не можем определить относительное положение target относительно mid. В этом случае у нас нет другого выбора, кроме как перейти к следующей области поиска итеративно. Таким образом, существуют области поиска, которые позволяют использовать бинарный поиск, и области, где это невозможно.

😎 Решение:

class Solution {
    public boolean search(int[] nums, int target) {
        int n = nums.length;
        if (n == 0) return false;
        int end = n - 1;
        int start = 0;

        while (start <= end) {
            int mid = start + (end - start) / 2;

            if (nums[mid] == target) {
                return true;
            }

            if (!isBinarySearchHelpful(nums, start, nums[mid])) {
                start++;
                continue;
            }

            boolean pivotArray = existsInFirst(nums, start, nums[mid]);
            boolean targetArray = existsInFirst(nums, start, target);
            if (pivotArray ^ targetArray) {
                if (pivotArray) {
                    start = mid + 1;
                } else {
                    end = mid - 1;
                }
            } else {
                if (nums[mid] < target) {
                    start = mid + 1;
                } else {
                    end = mid - 1;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    private boolean isBinarySearchHelpful(int[] arr, int start, int element) {
        return arr[start] != element;
    }

    private boolean existsInFirst(int[] arr, int start, int element) {
        return arr[start] <= element;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний