二分搜索法-C++

zzjivy / 2023-08-19 / 原文

二分法,就是对一个数组中,已经排好序的数字进行搜索。

使用二分法的前提条件:

1.是一个数组

2.该数组中的数字已经是有序的,比如升序的数字或者降序的数字都可以。int a[]={1,2,3,4};     int b[]={4,3,2,1};

3.该数组中没有出现重复的数字

 

二分法原理:

就是对一个数组,不断的划分出一个一个的区间,不断的缩小区间的范围,直至找到该数字为止。

比如:现在有一个数组  int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

需要查找的数字是 :9

如果使用常规方法,就是对数组下标进行遍历,如果找到则输出下标,然后结束循环。但是这样子需要循环9次才能得到结果。

for(int i = 0;i<10;i++){

  if(a[i]==9){

    cout<<i;

    break;

  }

}

 

但是会发现有一个问题,当数字很多的时候,1000万个,1亿个数字的时候,甚至更多n个数字的时候,极限情况需要循环1000万、1亿次、n次,是挺消耗时间的。

但是使用二分法需要的时间只需要log2n次即可,大大缩减了循环次数。

 

下面是使用二分法思路来解决这个问题:

第一步:当前查找的下标范围是 a[0]---a[9],这时候的中间位置的数字是a[0+(9-0)/2]=a[4]=5。

a[4]<9,也就是说明a[0]----a[4]之间的数字肯定也是小于9的,所以下一步就可以直接看a[5]------a[9]这个区间的数字

 

第二步:当前查找的下标范围是a[5]------a[9],这时候的中间位置的数字是a[5+(9-5)/2]=a[7]=8。

a[7]<9,也就是说明a[5]----a[7]之间的数字肯定也是小于9的,所以下一步就可以直接看a[8]------a[9]这个区间的数字

 

第三步:当前查找的下标范围是a[8]------a[9],这时候的中间位置的数字是a[8+(9-8)/2]=a[8]=9。

a[8]=9,也就是刚好查找到了,并且所在的位置是下标8

二分结束!

 

例题:给定一个有序数组,对该数组进行查找一个数字是否存在,是的话返回该数字所在的位置,不是的话则返回-1。

//target 查找的目标数字
//left左边区间的下标
//right右边区间的下标
int er_search(int a[],int target,int left,int right){
  while(left<=right){
    int mid = left+(right-left)/2;//当前从左到右的区间的中间位置
    if(a[mid] == target){

      return mid;
    }
    else if(a[mid]<target){
      left = mid+1;
         //mid+1的原因是a[mid]小于target,
      //所以下一步不需要从a[mid]----a[right] 这个范围内去找了
      //应该可以直接从 从a[mid+1]----a[right] 这个范围内去找了
    }
  else{
     //这里与上面同理
      right= mid-1;
   }
  }
  return -1;
}