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ja/codes/csharp/chapter_searching/binary_search.cs

@@ -0,0 +1,59 @@
+/**
+ * File: binary_search.cs
+ * Created Time: 2022-12-23
+ * Author: haptear (haptear@hotmail.com)
+ */
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class binary_search {
+    /* 二分探索（両閉区間） */
+    int BinarySearch(int[] nums, 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 = nums.Length - 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 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 = nums.Length;
+        // 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;
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        int target = 6;
+        int[] nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35];
+
+        /* 二分探索（両閉区間） */
+        int index = BinarySearch(nums, target);
+        Console.WriteLine("対象要素 6 のインデックス = " + index);
+
+        /* 二分探索（左閉右開区間） */
+        index = BinarySearchLCRO(nums, target);
+        Console.WriteLine("対象要素 6 のインデックス = " + index);
+    }
+}

ja/codes/csharp/chapter_searching/binary_search_edge.cs

@@ -0,0 +1,50 @@
+/**
+* File: binary_search_edge.cs
+* Created Time: 2023-08-06
+* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
+*/
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class binary_search_edge {
+    /* 最も左の target を二分探索 */
+    int BinarySearchLeftEdge(int[] nums, int target) {
+        // target の挿入位置を探すのと等価
+        int i = binary_search_insertion.BinarySearchInsertion(nums, target);
+        // target が見つからなければ、-1 を返す
+        if (i == nums.Length || 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 target) {
+        // 最左の target + 1 を探す問題に変換する
+        int i = binary_search_insertion.BinarySearchInsertion(nums, 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;
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        // 重複要素を含む配列
+        int[] nums = [1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15];
+        Console.WriteLine("\n配列 nums = " + nums.PrintList());
+
+        // 二分探索で左端と右端を探す
+        foreach (int target in new int[] { 6, 7 }) {
+            int index = BinarySearchLeftEdge(nums, target);
+            Console.WriteLine("一番左の要素 " + target + " のインデックスは " + index);
+            index = BinarySearchRightEdge(nums, target);
+            Console.WriteLine("一番右の要素 " + target + " のインデックスは " + index);
+        }
+    }
+}

ja/codes/csharp/chapter_searching/binary_search_insertion.cs

@@ -0,0 +1,64 @@
+/**
+* File: binary_search_insertion.cs
+* Created Time: 2023-08-06
+* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
+*/
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class binary_search_insertion {
+    /* 二分探索で挿入位置を探す（重複要素なし） */
+    public static int BinarySearchInsertionSimple(int[] nums, int target) {
+        int i = 0, j = nums.Length - 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） */
+    public static int BinarySearchInsertion(int[] nums, int target) {
+        int i = 0, j = nums.Length - 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;
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        // 重複要素のない配列
+        int[] nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35];
+        Console.WriteLine("\n配列 nums = " + nums.PrintList());
+        // 二分探索で挿入位置を探す
+        foreach (int target in new int[] { 6, 9 }) {
+            int index = BinarySearchInsertionSimple(nums, target);
+            Console.WriteLine("要素 " + target + " の挿入位置のインデックスは " + index);
+        }
+
+        // 重複要素を含む配列
+        nums = [1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15];
+        Console.WriteLine("\n配列 nums = " + nums.PrintList());
+        // 二分探索で挿入位置を探す
+        foreach (int target in new int[] { 2, 6, 20 }) {
+            int index = BinarySearchInsertion(nums, target);
+            Console.WriteLine("要素 " + target + " の挿入位置のインデックスは " + index);
+        }
+    }
+}

ja/codes/csharp/chapter_searching/hashing_search.cs

@@ -0,0 +1,50 @@
+/**
+ * File: hashing_search.cs
+ * Created Time: 2022-12-23
+ * Author: haptear (haptear@hotmail.com)
+ */
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class hashing_search {
+    /* ハッシュ探索（配列） */
+    int HashingSearchArray(Dictionary<int, int> map, int target) {
+        // ハッシュテーブルの key: 目標要素、value: インデックス
+        // ハッシュテーブルにこの key がなければ -1 を返す
+        return map.GetValueOrDefault(target, -1);
+    }
+
+    /* ハッシュ探索（連結リスト） */
+    ListNode? HashingSearchLinkedList(Dictionary<int, ListNode> map, int target) {
+
+        // ハッシュテーブルの key: 目標ノード値、value: ノードオブジェクト
+        // ハッシュテーブルにこの key がなければ null を返す
+        return map.GetValueOrDefault(target);
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        int target = 3;
+
+        /* ハッシュ探索（配列） */
+        int[] nums = [1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8];
+        // ハッシュテーブルを初期化
+        Dictionary<int, int> map = [];
+        for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
+            map[nums[i]] = i;  // key: 要素、value: インデックス
+        }
+        int index = HashingSearchArray(map, target);
+        Console.WriteLine("対象要素 3 のインデックス = " + index);
+
+        /* ハッシュ探索（連結リスト） */
+        ListNode? head = ListNode.ArrToLinkedList(nums);
+        // ハッシュテーブルを初期化
+        Dictionary<int, ListNode> map1 = [];
+        while (head != null) {
+            map1[head.val] = head;  // key: ノード値、value: ノード
+            head = head.next;
+        }
+        ListNode? node = HashingSearchLinkedList(map1, target);
+        Console.WriteLine("目標ノード値 3 に対応するノードオブジェクトは " + node);
+    }
+}

ja/codes/csharp/chapter_searching/linear_search.cs

@@ -0,0 +1,49 @@
+/**
+ * File: linear_search.cs
+ * Created Time: 2022-12-23
+ * Author: haptear (haptear@hotmail.com)
+ */
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class linear_search {
+    /* 線形探索（配列） */
+    int LinearSearchArray(int[] nums, int target) {
+        // 配列を走査
+        for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
+            // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
+            if (nums[i] == target)
+                return i;
+        }
+        // 目標要素が見つからなければ -1 を返す
+        return -1;
+    }
+
+    /* 線形探索（連結リスト） */
+    ListNode? LinearSearchLinkedList(ListNode? head, int target) {
+        // 連結リストを走査
+        while (head != null) {
+            // 対象ノードが見つかったら、それを返す
+            if (head.val == target)
+                return head;
+            head = head.next;
+        }
+        // 対象ノードが見つからない場合は null を返す
+        return null;
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        int target = 3;
+
+        /* 配列で線形探索を行う */
+        int[] nums = [1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8];
+        int index = LinearSearchArray(nums, target);
+        Console.WriteLine("対象要素 3 のインデックス = " + index);
+
+        /* 連結リストで線形探索を行う */
+        ListNode? head = ListNode.ArrToLinkedList(nums);
+        ListNode? node = LinearSearchLinkedList(head, target);
+        Console.WriteLine("目標ノード値 3 に対応するノードオブジェクトは " + node);
+    }
+}

ja/codes/csharp/chapter_searching/two_sum.cs

@@ -0,0 +1,52 @@
+/**
+ * File: two_sum.cs
+ * Created Time: 2022-12-23
+ * Author: haptear (haptear@hotmail.com)
+ */
+
+namespace hello_algo.chapter_searching;
+
+public class two_sum {
+    /* 方法 1：総当たり列挙 */
+    int[] TwoSumBruteForce(int[] nums, int target) {
+        int size = nums.Length;
+        // 2重ループのため、時間計算量は O(n^2)
+        for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
+            for (int j = i + 1; j < size; j++) {
+                if (nums[i] + nums[j] == target)
+                    return [i, j];
+            }
+        }
+        return [];
+    }
+
+    /* 方法 2：補助ハッシュテーブル */
+    int[] TwoSumHashTable(int[] nums, int target) {
+        int size = nums.Length;
+        // 補助ハッシュテーブルを使用し、空間計算量は O(n)
+        Dictionary<int, int> dic = [];
+        // 単一ループで、時間計算量は O(n)
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+            if (dic.ContainsKey(target - nums[i])) {
+                return [dic[target - nums[i]], i];
+            }
+            dic.Add(nums[i], i);
+        }
+        return [];
+    }
+
+    [Test]
+    public void Test() {
+        // ======= Test Case =======
+        int[] nums = [2, 7, 11, 15];
+        int target = 13;
+
+        // ====== Driver Code ======
+        // 方法 1
+        int[] res = TwoSumBruteForce(nums, target);
+        Console.WriteLine("方法1 res = " + string.Join(",", res));
+        // 方法 2
+        res = TwoSumHashTable(nums, target);
+        Console.WriteLine("方法2 res = " + string.Join(",", res));
+    }
+}