二分查找
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给定一个已经排好序的数组,如何快速从中找出值为x的元素的位置?
一个通俗的做法是从第一个数开始遍历数组,直到找到x。时间复杂度O(n)。这种方法在数据量很大又频繁查找时效率低下。
为了充分利用数据的有序性,可以使用二分查找算法在O(logn)复杂度下快速找到特定值的元素位置。二分查找是用来在已排序序列中找到特定值元素位置的高效算法,它的原理是一个基本事实:
在升序序列中[l,r]中,若mid=(l+r)/2且value[mid]<x,那么x对应的元素必位于(mid,r]中,否则必位于[l,mid]中。降序排列类似。
对于一个升序排序,不难写出代码:1
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6int binary_find(int l, int r, int x) {
if (l == r)return l;
int mid = (l + r) / 2;
if (value[mid] < x)return binary_find(mid + 1, r, x);
else return binary_find(l, mid, x);
}
但是,假定在[2,3]中寻找元素x,value[2] < x,value[3]=x,运行这段代码,会发现函数无限递归导致段错误。这是因为(2+3)/2=2,函数不断地在[2,3]中查找,无法跳出这个循环。这也是这种二分查找算法的重要缺陷。那么如何优化?
当函数传入参数l,r时,规定函数只能在(l,r]中查找,那么代码就变成:1
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7int binary_find(int l, int r, int x)//(,]
{
if (r == l + 1)return r;
int mid = (l + r) / 2;
if (value[mid] < x)return binary_find(mid, r, x);
else return binary_find(l, mid, x);
}
这时调用函数binary_find(-1,n-1,x)即可(n为数据量)。这种半开半闭式二分查找思想可以完美解决上面的问题。