Java相当于python中的bisect

Question

Python 的bisect 模块在 Java 中是否有等价物？ 使用 Python 的二分法，您可以按方向对数组进行二分法。 例如bisect.bisect_left做：

为列表中的项目找到正确的插入点以维护排序顺序。 参数 lo 和 hi 可用于指定应考虑的列表子集； 默认情况下使用整个列表。

我知道我也可以通过二进制搜索手动执行此操作，但我想知道是否已经有一个库或集合在执行此操作。

Answer 1

您有两种选择：

• java.util.Arrays.binarySearch在数组上搜索
  • （针对不同数组类型的各种重载）
• List java.util.Collections.binarySearch
  • （使用Comparable和Comparator重载）。
  • 与List.subList(int fromIndex, int toIndex)以搜索列表的一部分

Answer 2

到目前为止（Java 8），这仍然缺失，所以你仍然必须自己制作。 这是我的：

public static int bisect_right(int[] A, int x) {
    return bisect_right(A, x, 0, A.length);
}

public static int bisect_right(int[] A, int x, int lo, int hi) {
    int N = A.length;
    if (N == 0) {
        return 0;
    }
    if (x < A[lo]) {
        return lo;
    }
    if (x > A[hi - 1]) {
        return hi;
    }
    for (;;) {
        if (lo + 1 == hi) {
            return lo + 1;
        }
        int mi = (hi + lo) / 2;
        if (x < A[mi]) {
            hi = mi;
        } else {
            lo = mi;
        }
    }
}

public static int bisect_left(int[] A, int x) {
    return bisect_left(A, x, 0, A.length);
}

public static int bisect_left(int[] A, int x, int lo, int hi) {
    int N = A.length;
    if (N == 0) {
        return 0;
    }
    if (x < A[lo]) {
        return lo;
    }
    if (x > A[hi - 1]) {
        return hi;
    }
    for (;;) {
        if (lo + 1 == hi) {
            return x == A[lo] ? lo : (lo + 1);
        }
        int mi = (hi + lo) / 2;
        if (x <= A[mi]) {
            hi = mi;
        } else {
            lo = mi;
        }
    }
}

测试（X是我存储我打算重用的静态方法的类）：

@Test
public void bisect_right() {
    System.out.println("bisect_rienter code hereght");
    int[] A = new int[]{0, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 5, 6};
    assertEquals(0, X.bisect_right(A, -1));
    assertEquals(1, X.bisect_right(A, 0));
    assertEquals(6, X.bisect_right(A, 2));
    assertEquals(8, X.bisect_right(A, 3));
    assertEquals(8, X.bisect_right(A, 4));
    assertEquals(9, X.bisect_right(A, 5));
    assertEquals(10, X.bisect_right(A, 6));
    assertEquals(10, X.bisect_right(A, 7));
}

@Test
public void bisect_left() {
    System.out.println("bisect_left");
    int[] A = new int[]{0, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 5, 6};
    assertEquals(0, X.bisect_left(A, -1));
    assertEquals(0, X.bisect_left(A, 0));
    assertEquals(2, X.bisect_left(A, 2));
    assertEquals(6, X.bisect_left(A, 3));
    assertEquals(8, X.bisect_left(A, 4));
    assertEquals(8, X.bisect_left(A, 5));
    assertEquals(9, X.bisect_left(A, 6));
    assertEquals(10, X.bisect_left(A, 7));
}

Answer 3

为了完整性，这里有一个小函数， Arrays.binarySearch的输出Arrays.binarySearch为接近bisect_left输出的bisect_left 。 我显然错过了一些东西，但是这对于简单的情况来说是有用的。

public static int bisectLeft(double[] a, double key) {
    int idx = Math.min(a.length, Math.abs(Arrays.binarySearch(a, key)));
    while (idx > 0 && a[idx - 1] >= key) idx--;
    return idx;
}

Answer 4

基于java.util.Arrays.binarySearch 文档

在这里，我将示例用于long[]数组，但可以修改代码以使用任何受支持的类型。

int bisectRight(long[] arr, long key) {
    int index = Arrays.binarySearch(arr, key);
    return Math.abs(index + 1);
}

注意：对 java API 的限制，来自 javadoc 的以下句子：

If the array contains multiple elements with the specified value,
there is no guarantee which one will be found

事实上，我已经用不同元素的排序数组进行了测试。 我的用例是范围分组，其中arr一组不同的时间戳，指示间隔的开始时间。

Answer 5

为什么不快速端口经过试验和测试的 Python代码呢？ 例如，这是bisect_right的Java端口：

public static int bisect_right(double[] A, double x) {
  return bisect_right(A, x, 0, A.length);
}

private static int bisect_right(double[] A, double x, int lo, int hi) {
  while (lo < hi) {
    int mid = (lo+hi)/2; 
    if (x < A[mid]) hi = mid; 
    else lo = mid+1;
  }
  return lo; 
}

Answer 6

你需要自己定义，这是我的：

bisect.bisect_left

public static int bisectLeft(int[] nums, int target) {
    int i = 0;
    int j = nums.length - 1;
    while (i <= j) {
        int m = i + (j-i) / 2;
        if (nums[m] >= target) {
            j = m - 1;
        } else {
            i = m + 1;
        }
    }
    return i;
}

bisect.bisect_right

public static int bisectRight(int[] nums, int target) {
    int i = 0;
    int j = nums.length - 1;
    while (i <= j) {
        int m = i + (j-i) / 2;
        if (nums[m] <= target) {
            i = m + 1;
        } else {
            j = m - 1;
        }
    }
    return j+1;
}

Answer 7

源自@Profiterole 的回答，这是一个通用变体，它使用 int->boolean function 而不是数组。 它找到谓词更改的第一个索引。

public class Bisect {

    /**
     * Look for the last index i in [min, max] such that f(i) is false.
     *
     * @param function monotonous function going from false to true in the [min, max] interval
     */
    public static int bisectLeft(Function<Integer, Boolean> function, int min, int max) {
        if (max == min) {
            return max;
        }
        if (function.apply(min)) {
            return min;
        }
        if (!function.apply(max)) {
            return max;
        }
        while (true) {
            if (min + 1 == max) {
                return min;
            }
            int middle = (max + min) / 2;
            if (function.apply(middle)) {
                max = middle;
            } else {
                min = middle;
            }
        }
    }

    /**
     * Look for the first index i in [min, max] such that f(i) is true.
     *
     * @param function monotonous function going from false to true in the [min, max] interval
     */
    public static int bisectRight(Function<Integer, Boolean> function, int min, int max) {
        if (max == min) {
            return max;
        }
        if (function.apply(min)) {
            return min;
        }
        if (!function.apply(max)) {
            return max;
        }
        while (true) {
            if (min + 1 == max) {
                return max;
            }
            int middle = (max + min) / 2;
            if (function.apply(middle)) {
                max = middle;
            } else {
                min = middle;
            }
        }
    }
}

例如，要找到数组中的插入点，function 会将插入的值与数组的值进行比较：

@Test
public void bisect_right() {
    int[] A = new int[]{0, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 5, 6};
    assertEquals(0, bisectRight(f(A, -1), 0, A.length));
    assertEquals(1, bisectRight(f(A, 0), 0, A.length));
    assertEquals(6, bisectRight(f(A, 2), 0, A.length));
    assertEquals(8, bisectRight(f(A, 3), 0, A.length));
    assertEquals(8, bisectRight(f(A, 4), 0, A.length));
    assertEquals(9, bisectRight(f(A, 5), 0, A.length));
    assertEquals(10, bisectRight(f(A, 6), 0, A.length));
    assertEquals(10, bisectRight(f(A, 7), 0, A.length));
}

public Function<Integer, Boolean> f(int[] A, int x) {
    return n -> (n >= A.length || A[n] > x);
}