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ja/codes/c/chapter_searching/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,4 @@
+add_executable(binary_search binary_search.c)
+add_executable(two_sum two_sum.c)
+add_executable(binary_search_edge binary_search_edge.c)
+add_executable(binary_search_insertion binary_search_insertion.c)

ja/codes/c/chapter_searching/binary_search.c

@@ -0,0 +1,59 @@
+/**
+ * File: binary_search.c
+ * Created Time: 2023-03-18
+ * Author: Guanngxu (446678850@qq.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.h"
+
+/* 二分探索（両閉区間） */
+int binarySearch(int *nums, int len, int target) {
+    // 両閉区間 [0, n-1] を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素を指す
+    int i = 0, j = len - 1;
+    // ループし、探索区間が空になったら終了する（i > j で空）
+    while (i <= j) {
+        int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
+        if (nums[m] < target)    // この場合、target は区間 [m+1, j] にある
+            i = m + 1;
+        else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m-1] にある
+            j = m - 1;
+        else // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
+            return m;
+    }
+    // 目標要素が見つからなければ -1 を返す
+    return -1;
+}
+
+/* 二分探索（左閉右開区間） */
+int binarySearchLCRO(int *nums, int len, int target) {
+    // 左閉右開区間 [0, n) を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素+1を指す
+    int i = 0, j = len;
+    // ループし、探索区間が空になったら終了する（i = j で空）
+    while (i < j) {
+        int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
+        if (nums[m] < target)    // この場合、target は区間 [m+1, j) にある
+            i = m + 1;
+        else if (nums[m] > target) // この場合、target は区間 [i, m) にある
+            j = m;
+        else // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
+            return m;
+    }
+    // 目標要素が見つからなければ -1 を返す
+    return -1;
+}
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    int target = 6;
+    int nums[10] = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
+
+    /* 二分探索（両閉区間） */
+    int index = binarySearch(nums, 10, target);
+    printf("対象要素 6 のインデックス = %d\n", index);
+
+    /* 二分探索（左閉右開区間） */
+    index = binarySearchLCRO(nums, 10, target);
+    printf("対象要素 6 のインデックス = %d\n", index);
+
+    return 0;
+}

ja/codes/c/chapter_searching/binary_search_edge.c

@@ -0,0 +1,67 @@
+/**
+ * File: binary_search_edge.c
+ * Created Time: 2023-09-09
+ * Author: Gonglja (glj0@outlook.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.h"
+
+/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素あり） */
+int binarySearchInsertion(int *nums, int numSize, int target) {
+    int i = 0, j = numSize - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
+    while (i <= j) {
+        int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
+        if (nums[m] < target) {
+            i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
+        } else {
+            j = m - 1; // target より小さい最初の要素は区間 [i, m-1] にある
+        }
+    }
+    // 挿入位置 i を返す
+    return i;
+}
+
+/* 最も左の target を二分探索 */
+int binarySearchLeftEdge(int *nums, int numSize, int target) {
+    // target の挿入位置を探すのと等価
+    int i = binarySearchInsertion(nums, numSize, target);
+    // target が見つからなければ、-1 を返す
+    if (i == numSize || nums[i] != target) {
+        return -1;
+    }
+    // target が見つかったら、インデックス i を返す
+    return i;
+}
+
+/* 最も右の target を二分探索 */
+int binarySearchRightEdge(int *nums, int numSize, int target) {
+    // 最左の target + 1 を探す問題に変換する
+    int i = binarySearchInsertion(nums, numSize, target + 1);
+    // j は最も右の target を指し、i は target より大きい最初の要素を指す
+    int j = i - 1;
+    // target が見つからなければ、-1 を返す
+    if (j == -1 || nums[j] != target) {
+        return -1;
+    }
+    // target が見つかったら、インデックス j を返す
+    return j;
+}
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    // 重複要素を含む配列
+    int nums[] = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
+    printf("\n配列 nums = ");
+    printArray(nums, sizeof(nums) / sizeof(nums[0]));
+
+    // 二分探索で左端と右端を探す
+    int targets[] = {6, 7};
+    for (int i = 0; i < sizeof(targets) / sizeof(targets[0]); i++) {
+        int index = binarySearchLeftEdge(nums, sizeof(nums) / sizeof(nums[0]), targets[i]);
+        printf("最も左の要素 %d のインデックスは %d\n", targets[i], index);
+        index = binarySearchRightEdge(nums, sizeof(nums) / sizeof(nums[0]), targets[i]);
+        printf("最も右の要素 %d のインデックスは %d\n", targets[i], index);
+    }
+
+    return 0;
+}

ja/codes/c/chapter_searching/binary_search_insertion.c

@@ -0,0 +1,68 @@
+/**
+ * File: binary_search_insertion.c
+ * Created Time: 2023-09-09
+ * Author: Gonglja (glj0@outlook.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.h"
+
+/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素なし） */
+int binarySearchInsertionSimple(int *nums, int numSize, int target) {
+    int i = 0, j = numSize - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
+    while (i <= j) {
+        int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
+        if (nums[m] < target) {
+            i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
+        } else if (nums[m] > target) {
+            j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] にある
+        } else {
+            return m; // target が見つかったら、挿入位置 m を返す
+        }
+    }
+    // target が見つからなければ、挿入位置 i を返す
+    return i;
+}
+
+/* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素あり） */
+int binarySearchInsertion(int *nums, int numSize, int target) {
+    int i = 0, j = numSize - 1; // 両閉区間 [0, n-1] を初期化
+    while (i <= j) {
+        int m = i + (j - i) / 2; // 中点インデックス m を計算
+        if (nums[m] < target) {
+            i = m + 1; // target は区間 [m+1, j] にある
+        } else if (nums[m] > target) {
+            j = m - 1; // target は区間 [i, m-1] にある
+        } else {
+            j = m - 1; // target より小さい最初の要素は区間 [i, m-1] にある
+        }
+    }
+    // 挿入位置 i を返す
+    return i;
+}
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    // 重複要素のない配列
+    int nums1[] = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
+    printf("\n配列 nums = ");
+    printArray(nums1, sizeof(nums1) / sizeof(nums1[0]));
+    // 二分探索で挿入位置を探す
+    int targets1[] = {6, 9};
+    for (int i = 0; i < sizeof(targets1) / sizeof(targets1[0]); i++) {
+        int index = binarySearchInsertionSimple(nums1, sizeof(nums1) / sizeof(nums1[0]), targets1[i]);
+        printf("要素 %d の挿入位置のインデックスは %d\n", targets1[i], index);
+    }
+
+    // 重複要素を含む配列
+    int nums2[] = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
+    printf("\n配列 nums = ");
+    printArray(nums2, sizeof(nums2) / sizeof(nums2[0]));
+    // 二分探索で挿入位置を探す
+    int targets2[] = {2, 6, 20};
+    for (int i = 0; i < sizeof(targets2) / sizeof(int); i++) {
+        int index = binarySearchInsertion(nums2, sizeof(nums2) / sizeof(nums2[0]), targets2[i]);
+        printf("要素 %d の挿入位置のインデックスは %d\n", targets2[i], index);
+    }
+
+    return 0;
+}

ja/codes/c/chapter_searching/two_sum.c

@@ -0,0 +1,86 @@
+/**
+ * File: two_sum.c
+ * Created Time: 2023-01-19
+ * Author: Reanon (793584285@qq.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.h"
+
+/* 方法 1：総当たり列挙 */
+int *twoSumBruteForce(int *nums, int numsSize, int target, int *returnSize) {
+    for (int i = 0; i < numsSize; ++i) {
+        for (int j = i + 1; j < numsSize; ++j) {
+            if (nums[i] + nums[j] == target) {
+                int *res = malloc(sizeof(int) * 2);
+                res[0] = i, res[1] = j;
+                *returnSize = 2;
+                return res;
+            }
+        }
+    }
+    *returnSize = 0;
+    return NULL;
+}
+
+/* ハッシュテーブル */
+typedef struct {
+    int key;
+    int val;
+    UT_hash_handle hh; // uthash.h を用いて実装
+} HashTable;
+
+/* ハッシュテーブルを検索する */
+HashTable *find(HashTable *h, int key) {
+    HashTable *tmp;
+    HASH_FIND_INT(h, &key, tmp);
+    return tmp;
+}
+
+/* ハッシュテーブルに要素を挿入する */
+void insert(HashTable **h, int key, int val) {
+    HashTable *t = find(*h, key);
+    if (t == NULL) {
+        HashTable *tmp = malloc(sizeof(HashTable));
+        tmp->key = key, tmp->val = val;
+        HASH_ADD_INT(*h, key, tmp);
+    } else {
+        t->val = val;
+    }
+}
+
+/* 方法 2：補助ハッシュテーブル */
+int *twoSumHashTable(int *nums, int numsSize, int target, int *returnSize) {
+    HashTable *hashtable = NULL;
+    for (int i = 0; i < numsSize; i++) {
+        HashTable *t = find(hashtable, target - nums[i]);
+        if (t != NULL) {
+            int *res = malloc(sizeof(int) * 2);
+            res[0] = t->val, res[1] = i;
+            *returnSize = 2;
+            return res;
+        }
+        insert(&hashtable, nums[i], i);
+    }
+    *returnSize = 0;
+    return NULL;
+}
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    // ======= Test Case =======
+    int nums[] = {2, 7, 11, 15};
+    int target = 13;
+    // ====== Driver Code ======
+    int returnSize;
+    int *res = twoSumBruteForce(nums, sizeof(nums) / sizeof(int), target, &returnSize);
+    // 方法 1
+    printf("方法1 res = ");
+    printArray(res, returnSize);
+
+    // 方法 2
+    res = twoSumHashTable(nums, sizeof(nums) / sizeof(int), target, &returnSize);
+    printf("方法2 res = ");
+    printArray(res, returnSize);
+
+    return 0;
+}