162. 寻找峰值

题目描述

峰值元素是指其值严格大于左右相邻值的元素。

给你一个整数数组 nums，找到峰值元素并返回其索引。数组可能包含多个峰值，在这种情况下，返回 任何一个峰值 所在位置即可。

你可以假设 nums[-1] = nums[n] = -∞ 。

你必须实现时间复杂度为 O(log n)的算法来解决此问题。

 

示例 1：

输入：nums = [1,2,3,1]
输出：2
解释：3 是峰值元素，你的函数应该返回其索引 2。

示例 2：

输入：nums = [1,2,1,3,5,6,4]
输出：1 或 5 
解释：你的函数可以返回索引 1，其峰值元素为 2；
     或者返回索引 5， 其峰值元素为 6。

 

提示：

• 1 <= nums.length <= 1000
• -231 <= nums[i] <= 231 - 1
• 对于所有有效的 i 都有 nums[i] != nums[i + 1]

方法一：二分查找

我们定义二分查找的左边界 $left=0$，右边界 $right=n-1$，其中 $n$ 是数组的长度。在每一步二分查找中，我们找到当前区间的中间元素 $mid$，然后比较 $mid$ 与其右边元素 $mid+1$ 的值：

• 如果 $mid$ 的值大于 $mid+1$ 的值，则左侧存在峰值元素，我们将右边界 $right$ 更新为 $mid$；
• 否则，右侧存在峰值元素，我们将左边界 $left$ 更新为 $mid+1$。
• 最后，当左边界 $left$ 与右边界 $right$ 相等时，我们就找到了数组的峰值元素。

时间复杂度 $O(\log n)$，其中 $n$ 是数组 $nums$ 的长度。每一步二分查找可以将搜索区间减少一半，因此时间复杂度为 $O(\log n)$。空间复杂度 $O(1)$。

Java

class Solution {
    public int findPeakElement(int[] nums) {
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) >> 1;
            if (nums[mid] > nums[mid + 1]) {
                right = mid;
            } else {
                left = mid + 1;
            }
        }
        return left;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int findPeakElement(vector<int>& nums) {
        int left = 0, right = nums.size() - 1;
        while (left < right) {
            int mid = left + right >> 1;
            if (nums[mid] > nums[mid + 1]) {
                right = mid;
            } else {
                left = mid + 1;
            }
        }
        return left;
    }
};

TypeScript

function findPeakElement(nums: number[]): number {
    let [left, right] = [0, nums.length - 1];
    while (left < right) {
        const mid = (left + right) >> 1;
        if (nums[mid] > nums[mid + 1]) {
            right = mid;
        } else {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return left;
}

Python

class Solution:
    def findPeakElement(self, nums: List[int]) -> int:
        left, right = 0, len(nums) - 1
        while left < right:
            mid = (left + right) >> 1
            if nums[mid] > nums[mid + 1]:
                right = mid
            else:
                left = mid + 1
        return left