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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>

ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search.cpp

@@ -0,0 +1,59 @@
+/**
+ * File: binary_search.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 二分探索（両端閉区間） */
+int binarySearch(vector<int> &nums, int target) {
+    // 両端閉区間[0, n-1]を初期化、すなわちi、jはそれぞれ配列の最初の要素と最後の要素を指す
+    int i = 0, j = nums.size() - 1;
+    // 探索区間が空になるまでループ（i > jの時空になる）
+    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)    // この状況はtargetが区間[m+1, j]にあることを示す
+            i = m + 1;
+        else if (nums[m] > target) // この状況はtargetが区間[i, m-1]にあることを示す
+            j = m - 1;
+        else // ターゲット要素が見つかったため、そのインデックスを返す
+            return m;
+    }
+    // ターゲット要素が見つからなかったため、-1を返す
+    return -1;
+}
+
+/* 二分探索（左閉右開区間） */
+int binarySearchLCRO(vector<int> &nums, int target) {
+    // 左閉右開区間[0, n)を初期化、すなわちi、jはそれぞれ配列の最初の要素と最後の要素+1を指す
+    int i = 0, j = nums.size();
+    // 探索区間が空になるまでループ（i = jの時空になる）
+    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)    // この状況はtargetが区間[m+1, j)にあることを示す
+            i = m + 1;
+        else if (nums[m] > target) // この状況はtargetが区間[i, m)にあることを示す
+            j = m;
+        else // ターゲット要素が見つかったため、そのインデックスを返す
+            return m;
+    }
+    // ターゲット要素が見つからなかったため、-1を返す
+    return -1;
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    int target = 6;
+    vector<int> nums = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
+
+    /* 二分探索（両端閉区間） */
+    int index = binarySearch(nums, target);
+    cout << "ターゲット要素6のインデックス =" << index << endl;
+
+    /* 二分探索（左閉右開区間） */
+    index = binarySearchLCRO(nums, target);
+    cout << "ターゲット要素6のインデックス =" << index << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search_edge.cpp

@@ -0,0 +1,66 @@
+/**
+ * File: binary_search_edge.cpp
+ * Created Time: 2023-08-04
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 挿入ポイントの二分探索（重複要素あり） */
+int binarySearchInsertion(const vector<int> &nums, int target) {
+    int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両端閉区間[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; // ターゲットは区間[m+1, j]にある
+        } else {
+            j = m - 1; // ターゲット未満の最初の要素は区間[i, m-1]にある
+        }
+    }
+    // 挿入ポイントiを返す
+    return i;
+}
+
+/* 最左のターゲットの二分探索 */
+int binarySearchLeftEdge(vector<int> &nums, int target) {
+    // targetの挿入ポイントを見つけることと等価
+    int i = binarySearchInsertion(nums, target);
+    // targetが見つからなかったため、-1を返す
+    if (i == nums.size() || nums[i] != target) {
+        return -1;
+    }
+    // targetが見つかったため、インデックスiを返す
+    return i;
+}
+
+/* 最右のターゲットの二分探索 */
+int binarySearchRightEdge(vector<int> &nums, int target) {
+    // 最左のtarget + 1を見つけることに変換
+    int i = binarySearchInsertion(nums, target + 1);
+    // jは最右のターゲットを指し、iはtargetより大きい最初の要素を指す
+    int j = i - 1;
+    // targetが見つからなかったため、-1を返す
+    if (j == -1 || nums[j] != target) {
+        return -1;
+    }
+    // targetが見つかったため、インデックスjを返す
+    return j;
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    // 重複要素を含む配列
+    vector<int> nums = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
+    cout << "\n配列 nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    // 左右の境界の二分探索
+    for (int target : {6, 7}) {
+        int index = binarySearchLeftEdge(nums, target);
+        cout << "要素 " << target << " の最左インデックスは " << index << " です" << endl;
+        index = binarySearchRightEdge(nums, target);
+        cout << "要素 " << target << " の最右インデックスは " << index << " です" << endl;
+    }
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_searching/binary_search_insertion.cpp

@@ -0,0 +1,66 @@
+/**
+ * File: binary_search_insertion.cpp
+ * Created Time: 2023-08-04
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 挿入ポイントの二分探索（重複要素なし） */
+int binarySearchInsertionSimple(vector<int> &nums, int target) {
+    int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両端閉区間[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; // ターゲットは区間[m+1, j]にある
+        } else if (nums[m] > target) {
+            j = m - 1; // ターゲットは区間[i, m-1]にある
+        } else {
+            return m; // ターゲットが見つかったため、挿入ポイントmを返す
+        }
+    }
+    // ターゲットが見つからなかったため、挿入ポイントiを返す
+    return i;
+}
+
+/* 挿入ポイントの二分探索（重複要素あり） */
+int binarySearchInsertion(vector<int> &nums, int target) {
+    int i = 0, j = nums.size() - 1; // 両端閉区間[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; // ターゲットは区間[m+1, j]にある
+        } else if (nums[m] > target) {
+            j = m - 1; // ターゲットは区間[i, m-1]にある
+        } else {
+            j = m - 1; // ターゲット未満の最初の要素は区間[i, m-1]にある
+        }
+    }
+    // 挿入ポイントiを返す
+    return i;
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    // 重複要素のない配列
+    vector<int> nums = {1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35};
+    cout << "\n配列 nums = ";
+    printVector(nums);
+    // 挿入ポイントの二分探索
+    for (int target : {6, 9}) {
+        int index = binarySearchInsertionSimple(nums, target);
+        cout << "要素 " << target << " の挿入ポイントインデックスは " << index << " です" << endl;
+    }
+
+    // 重複要素を含む配列
+    nums = {1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15};
+    cout << "\n配列 nums = ";
+    printVector(nums);
+    // 挿入ポイントの二分探索
+    for (int target : {2, 6, 20}) {
+        int index = binarySearchInsertion(nums, target);
+        cout << "要素 " << target << " の挿入ポイントインデックスは " << index << " です" << endl;
+    }
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_searching/hashing_search.cpp

@@ -0,0 +1,53 @@
+/**
+ * File: hashing_search.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* ハッシュ探索（配列） */
+int hashingSearchArray(unordered_map<int, int> map, int target) {
+    // ハッシュテーブルのキー：ターゲット要素、値：インデックス
+    // ハッシュテーブルにこのキーが含まれていない場合、-1を返す
+    if (map.find(target) == map.end())
+        return -1;
+    return map[target];
+}
+
+/* ハッシュ探索（連結リスト） */
+ListNode *hashingSearchLinkedList(unordered_map<int, ListNode *> map, int target) {
+    // ハッシュテーブルのキー：ターゲットノード値、値：ノードオブジェクト
+    // キーがハッシュテーブルにない場合、nullptrを返す
+    if (map.find(target) == map.end())
+        return nullptr;
+    return map[target];
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    int target = 3;
+
+    /* ハッシュ探索（配列） */
+    vector<int> nums = {1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8};
+    // ハッシュテーブルを初期化
+    unordered_map<int, int> map;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+        map[nums[i]] = i; // キー：要素、値：インデックス
+    }
+    int index = hashingSearchArray(map, target);
+    cout << "ターゲット要素3のインデックスは " << index << " です" << endl;
+
+    /* ハッシュ探索（連結リスト） */
+    ListNode *head = vecToLinkedList(nums);
+    // ハッシュテーブルを初期化
+    unordered_map<int, ListNode *> map1;
+    while (head != nullptr) {
+        map1[head->val] = head; // キー：ノード値、値：ノード
+        head = head->next;
+    }
+    ListNode *node = hashingSearchLinkedList(map1, target);
+    cout << "ターゲットノード値3に対応するノードオブジェクトは " << node << " です" << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_searching/linear_search.cpp

@@ -0,0 +1,49 @@
+/**
+ * File: linear_search.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 線形探索（配列） */
+int linearSearchArray(vector<int> &nums, int target) {
+    // 配列を走査
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+        // ターゲット要素が見つかったため、そのインデックスを返す
+        if (nums[i] == target)
+            return i;
+    }
+    // ターゲット要素が見つからなかったため、-1を返す
+    return -1;
+}
+
+/* 線形探索（連結リスト） */
+ListNode *linearSearchLinkedList(ListNode *head, int target) {
+    // リストを走査
+    while (head != nullptr) {
+        // ターゲットノードが見つかった場合、それを返す
+        if (head->val == target)
+            return head;
+        head = head->next;
+    }
+    // ターゲットノードが見つからない場合、nullptrを返す
+    return nullptr;
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    int target = 3;
+
+    /* 配列で線形探索を実行 */
+    vector<int> nums = {1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8};
+    int index = linearSearchArray(nums, target);
+    cout << "ターゲット要素3のインデックスは " << index << " です" << endl;
+
+    /* 連結リストで線形探索を実行 */
+    ListNode *head = vecToLinkedList(nums);
+    ListNode *node = linearSearchLinkedList(head, target);
+    cout << "ターゲットノード値3に対応するノードオブジェクトは " << node << " です" << endl;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_searching/two_sum.cpp

@@ -0,0 +1,54 @@
+/**
+ * File: two_sum.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 方法一：ブルートフォース列挙 */
+vector<int> twoSumBruteForce(vector<int> &nums, int target) {
+    int size = nums.size();
+    // 二重ループ、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 {};
+}
+
+/* 方法二：補助ハッシュテーブル */
+vector<int> twoSumHashTable(vector<int> &nums, int target) {
+    int size = nums.size();
+    // 補助ハッシュテーブル、空間計算量はO(n)
+    unordered_map<int, int> dic;
+    // 単層ループ、時間計算量はO(n)
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        if (dic.find(target - nums[i]) != dic.end()) {
+            return {dic[target - nums[i]], i};
+        }
+        dic.emplace(nums[i], i);
+    }
+    return {};
+}
+
+/* ドライバコード */
+int main() {
+    // ======= テストケース =======
+    vector<int> nums = {2, 7, 11, 15};
+    int target = 13;
+
+    // ====== ドライバコード ======
+    // 方法一
+    vector<int> res = twoSumBruteForce(nums, target);
+    cout << "方法一 res = ";
+    printVector(res);
+    // 方法二
+    res = twoSumHashTable(nums, target);
+    cout << "方法二 res = ";
+    printVector(res);
+
+    return 0;
+}