news 2026/6/10 15:43:17

day123—二分查找—H 指数 II(LeetCode-275)

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
day123—二分查找—H 指数 II(LeetCode-275)

题目描述

给你一个整数数组citations,其中citations[i]表示研究者的第i篇论文被引用的次数,citations已经按照非降序排列。计算并返回该研究者的 h指数。

h 指数的定义:h 代表“高引用次数”(high citations),一名科研人员的h指数是指他(她)的 (n篇论文中)至少h篇论文分别被引用了至少h次。

请你设计并实现对数时间复杂度的算法解决此问题。

示例 1:

输入:citations = [0,1,3,5,6]输出:3解释:给定数组表示研究者总共有 5篇论文,每篇论文相应的被引用了 0, 1, 3, 5, 6次。由于研究者有3篇论文每篇至少被引用了 3次,其余两篇论文每篇被引用不多于3次,所以她的h指数是 3 。

示例 2:

输入:citations = [1,2,100]输出:2

提示:

  • n == citations.length
  • 1 <= n <= 105
  • 0 <= citations[i] <= 1000
  • citations升序排列

解决方案:

算法目标

计算科研人员的H指数:找到一个最大的整数h,使得该科研人员至少有h篇论文的被引用次数至少为h次

核心思路

  1. 排序论文引用次数:便于后续统计

  2. 二分查找h值:在[0, n]范围内查找满足条件的最大h

  3. 验证条件:统计引用次数≥h的论文数量是否≥h

算法步骤

1. 预处理

sort(citations.begin(), citations.end());

  • 对引用次数进行排序

  • 虽然排序不是必需的,但能使二分查找更直观

2. 确定查找范围

int left = -1; // 不可行的下界

int right = len + 1; // 可行的上界(开区间)

  • h的取值范围:[0, n](n为论文总数)

  • 使用开区间(left, right),保证left不可行,right可行

3. 二分查找

while(left + 1 < right) { int mid = (left + right) / 2; // 尝试的h值 int ans = 0; // 统计引用次数 ≥ mid 的论文数 for(auto a : citations) { if(a >= mid) ans++; } if(ans >= mid) { left = mid; // mid可行,尝试更大的h } else { right = mid; // mid不可行,尝试更小的h } }

4. 返回结果

return left; // 最大的可行h值

关键点解释

循环不变量

  • left:最后一个已知可行的h值

  • right:第一个已知不可行的h值

  • 区间(left, right)为开区间,其中可能有可行值

判断逻辑

  • 如果ans >= mid:有至少mid篇论文被引用至少mid次 → mid可行

  • 如果ans < mid:不满足h指数条件 → mid不可行

返回值

  • 返回left,即最大的可行h值

  • 因为right是第一个不可行的h值,left是最后一个可行的h值

时间复杂度

  • 排序:O(n log n)

  • 二分查找:O(log n)次迭代

  • 每次迭代统计:O(n)

  • 总时间:O(n log n)

空间复杂度

  • O(1) 或 O(n)(取决于排序算法)

示例

citations = [3,0,6,1,5]
排序后: [0,1,3,5,6]

二分查找过程:
尝试 h=2: 有3篇≥2 → 可行
尝试 h=4: 有2篇≥4 → 不可行
尝试 h=3: 有3篇≥3 → 可行
结果: h=3

算法特点

  1. 通用性强:不依赖特殊数据结构

  2. 逻辑清晰:直接对应H指数定义

  3. 效率适中:适合中等规模数据

  4. 易于理解:二分查找框架清晰

函数源码:

class Solution { public: int hIndex(vector<int>& citations) { sort(citations.begin(),citations.end()); int len =citations.size(); int left=0; int right=len+1; while(left+1<right){ int mid=(left+right)/2; int ans=0; for(auto a:citations){ if(a>=mid) ans+=1; } if(ans>=mid) left=mid; else right=mid; } return left; } };
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