Java排序数组中的第一个严格较小的元素

在解决算法和数据结构问题时，经常需要在数组中找到某个特定条件满足的元素。本文将介绍如何使用Java语言在排序数组中找到第一个严格较小的元素。

问题描述

给定一个已排序的整数数组 arr，我们需要找到数组中第一个严格小于给定元素 target 的元素。如果不存在符合条件的元素，则返回 -1。

解决方案

一种简单而有效的方法是使用二分查找算法。由于已知数组是排序好的，可以利用二分查找的思想在数组中进行快速搜索。

代码实现

public class Solution {
    public static int findFirstStrictlySmaller(int[] arr, int target) {
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        int result = -1;

        while (left <= right) {
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if (arr[mid] < target) {
                result = arr[mid];
                right = mid - 1; // 继续在左半部分搜索可能的更小元素
            } else {
                left = mid + 1; // 在右半部分搜索
            }
        }

        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 3, 5, 7, 9};
        int target = 6;
        int result = findFirstStrictlySmaller(arr, target);
        System.out.println("第一个严格小于 " + target + " 的元素是: " + result);
    }
}

代码说明

上述代码中，findFirstStrictlySmaller 方法接受一个已排序的整数数组 arr 和目标元素 target，并返回第一个严格小于目标元素的元素。该方法使用了二分查找的思想，通过比较中间元素与目标元素的大小，不断缩小搜索范围。

• 初始化左边界 left 为数组起始位置，右边界 right 为数组末尾位置。初始化结果变量 result 为 -1。
• 在 while 循环中，计算中间位置 mid。
• 如果中间元素 arr[mid] 小于目标元素 target，则更新 result 为 arr[mid] 并继续在左半部分搜索可能的更小元素。
• 否则，说明中间元素大于或等于目标元素，继续在右半部分进行搜索。
• 最后返回结果 result，即为第一个严格小于目标元素的元素。

在 main 函数中，我们定义了一个示例数组 arr 和目标元素 target，然后调用 findFirstStrictlySmaller 方法求解。最后打印出结果。

测试示例

输入

数组 arr：[1, 3, 5, 7, 9]

目标元素 target：6

输出

第一个严格小于 6 的元素是: 5

总结

本文介绍了如何使用Java语言在排序数组中找到第一个严格较小的元素。通过二分查找算法，可以快速地定位目标元素，并返回问题所要求的结果。这种方法的时间复杂度为 O(log n)，适用于已排序数组的情况。希望本文对你有所帮助！