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题目：把一个数组最开始的若干个元素搬到数组的末尾，我们称之为数组的旋转。输入一个递增排序的数组的一个旋转，输出旋转数组的最小元素。例如数组{3,4,5,1,2}为{1,2,3,4,5}的一个旋转，该数组的最小值为 1.
解法一：
这道题最直观的解法就是遍历一遍数组，这样我们就能找到最小的元素。这种思路的时间复杂度显然是 O(n)。
代码如下：
1 // findMin.c 2 #include "stdio.h" 3 #include "stdlib.h" 4 5 #define N 5 6 7 int findMin(int *arr, int len) 8 { 9 int minVal = arr[0], i; 10 11 for(i = 1; i < len; i++) 12 { 13 if(minVal > arr[i]) 14 minVal = arr[i]; 15 } 16 return minVal; 17 } 18 19 int main(int argc, char *argv[]) 20 { 21 int arr[N] = {3,4,5,1,2}; 22 23 int minNum = findMin(arr, N); 24 printf("The min Num is: %3d",minNum); 25 26 return 0; 27 }
但是这个思路没有利用输入的旋转数组的特性，那么有没有效率更好地办法呢？
解法二：
1、旋转时候的数组实际上可以划分为两个排序的子数组，而前面的子数组的元素都大于或者等于后面子数组的元素。
2、最小的元素刚好是这两个子数组的分界线。
3、第一个元素值应该是大于或者等于最后一个元素的。
在已经有序的数组中我们可以用二分查找法实现 O(log n)的查找，而旋转数组在一定程度上是排序的，因此我们可以试着用二分查找法的思路来寻找这个最小的元素。
分析：
1、我们用两个指针pHead，pTail分别指向数组的第一个元素和最后一个元素，根据二分查找的规则，我们可以找到指向数组中间的元素的指针pMid。
2、如果中间元素*pMid位于前面的递增子数组，那么它应该大于或者等于第一个指针pHead指向的元素。此时数组中最小的元素应该位于*pMid的后面。这样我们可以把第一个指针pHead指向*pMid。这样就可以缩小寻找的范围。移动之后的pHead仍然位于前面的递增子数组中。
3、如果中间元素*pMid位于后面的递增子数组，那么它应该小于或者等于最后一个指针pTail指向的元素。此时数组中最小的元素应该位于*pMid的前面。这样我们就可以把最后一个指针pTail指向*pMid。而移动之后的pTail仍然位于后面的递增子数组中。
4、不管是移动 pHead 和 pTail，查找的范围都会缩小到原来的一半。接下来我们再用更新之后的两个指针，重复做新一轮的查询。
按照上述思路，第一个指针总是指向前面的递增数组的元素，而第二个指针总是指向后面递增数组的元素。最终第一个指针将指向前面子数组的最后一个元素，而第二个指针会指向后面子数组的第一个元素。也就是说，第一个指针与第二个指针最终会指向两个相邻的元素。这就是循环结束的条件。
可以以数组{3,4,5,1,2}为例，画图试着分析。
基于这个思路，我们写出如下的代码：
1 // findMin.cpp 2 #include "stdio.h" 3 #include "stdlib.h" 4 #include <stdexcept> 5 6 #define N 5 7 8 int findMin(int *arr, int len) 9 { 10 if(arr == NULL || len <= 0) 11 throw std::out_of_range("Invalid parameters"); 12 13 int pHead = 0; 14 int pTail = len - 1; 15 16 while(pHead < pTail) 17 { 18 if(pTail - pHead == 1) 19 break; 20 21 int mid = (pHead + pTail) / 2; 22 if(arr[mid] >= arr[pHead]) // 前半部分 23 pHead = mid; 24 else if(arr[mid] <= arr[pTail]) 25 pTail = mid; 26 } 27 28 return arr[pTail]; 29 } 30 31 int main(int argc, char const *argv[]) 32 { 33 int arr[N] = {3, 4, 5, 1, 2}; 34 35 int minVal = findMin(arr, N); 36 printf("The min num is: %d\n", minVal); 37 38 return 0; 39 }
但是上面仍存在例外情况：
考虑数组 {1,0,1,1,1}、{1,1,1,0,1}
pHead mid pTail
① { 1, 0, 1, 1, 1}
根据上面的解法，此时arr[pHead] = 1、arr[pTail] = 1、arr[mid] = 1；
由语句 if(arr[mid] >= arr[pHead]) pHead = mid; 可知pHead将移动到 mid 所在的位置，而最小元素 0 位于数组的前半部分，这样就脱离了更新后的 pHead（mid） 与 pTail 的查找范围，这样就找不到最小元素 0 了。
② { 1, 1, 1, 0, 1} 与 ① 类似；
因此，在arr[pHead] = arr[pTail] == arr[mid] 的情况下，我们只能遍历数组进行查找了。
完整的代码如下：
1 // findMin.cpp 2 #include "stdio.h" 3 #include "stdlib.h" 4 #include <stdexcept> 5 6 #define N 5 7 8 int seqSearch(int *arr, int len) // 顺序查找 9 { 10 int minVal = arr[0], i; 11 12 for(i = 1; i < len; i++) 13 { 14 if(minVal > arr[i]) 15 minVal = arr[i]; 16 } 17 return minVal; 18 } 19 20 int findMin(int *arr, int len) 21 { 22 if(arr == NULL || len <= 0) 23 throw std::out_of_range("Invalid parameters"); 24 25 int pHead = 0; 26 int pTail = len - 1; 27 28 while(pHead < pTail) 29 { 30 if(pTail - pHead == 1) 31 break; 32 33 int mid = (pHead + pTail) / 2; 34 if(arr[mid] == arr[pHead] && arr[mid] == arr[pTail]) // 三者相等，顺序查找 35 return seqSearch(arr, len); 36 37 if(arr[mid] >= arr[pHead]) // 前半部分 38 pHead = mid; 39 else if(arr[mid] <= arr[pTail]) // 后半部分 40 pTail = mid; 41 } 42 43 return arr[pTail]; 44 } 45 46 int main(int argc, char const *argv[]) 47 { 48 int arr[N] = {3, 4, 5, 1, 2}; 49 int minVal = findMin(arr, N); 50 printf("1、The arr‘s min num is: %d\n", minVal); 51 52 int arr2[N] = {1, 0, 1, 1, 1}; 53 int minVal2 = findMin(arr2, N); 54 printf("2、The arr2‘s min Num is: %d\n", minVal2); 55 56 return 0; 57 }
编译与执行：
1 g++ -0 findMin findMin.cpp 2 ./findMin
本文完。
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原文地址：http://www.cnblogs.com/xfxu/p/4579386.html
