"""
File: binary_search.py
Created Time: 2022-11-26
Author: timi (xisunyy@163.com)
"""


def binary_search(nums: list[int], target: int) -> int:
    """二分搜尋（雙閉區間）"""
    # 初始化雙閉區間 [0, n-1] ，即 i, j 分別指向陣列首元素、尾元素
    i, j = 0, len(nums) - 1
    # 迴圈，當搜尋區間為空時跳出（當 i > j 時為空）
    while i <= j:
        # 理論上 Python 的數字可以無限大（取決於記憶體大小），無須考慮大數越界問題
        m = (i + j) // 2  # 計算中點索引 m
        if nums[m] < target:
            i = m + 1  # 此情況說明 target 在區間 [m+1, j] 中
        elif nums[m] > target:
            j = m - 1  # 此情況說明 target 在區間 [i, m-1] 中
        else:
            return m  # 找到目標元素，返回其索引
    return -1  # 未找到目標元素，返回 -1


def binary_search_lcro(nums: list[int], target: int) -> int:
    """二分搜尋（左閉右開區間）"""
    # 初始化左閉右開區間 [0, n) ，即 i, j 分別指向陣列首元素、尾元素+1
    i, j = 0, len(nums)
    # 迴圈，當搜尋區間為空時跳出（當 i = j 時為空）
    while i < j:
        m = (i + j) // 2  # 計算中點索引 m
        if nums[m] < target:
            i = m + 1  # 此情況說明 target 在區間 [m+1, j) 中
        elif nums[m] > target:
            j = m  # 此情況說明 target 在區間 [i, m) 中
        else:
            return m  # 找到目標元素，返回其索引
    return -1  # 未找到目標元素，返回 -1


"""Driver Code"""
if __name__ == "__main__":
    target = 6
    nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35]

    # 二分搜尋（雙閉區間）
    index = binary_search(nums, target)
    print("目標元素 6 的索引 = ", index)

    # 二分搜尋（左閉右開區間）
    index = binary_search_lcro(nums, target)
    print("目標元素 6 的索引 = ", index)