计算机算法——二分查找

Posted 2021-04-10 信息工程分院团委学生会

计算机算法——二分查找

     为了提升对于算法的理解能力，帮助同学们理解计算机竞赛中的算法。同时对于如何提升同学们的编程能力，下面是自己的一点小建议，仅供参考：

     今天介绍的是二分查找，二分查找也称折半查找（Binary Search），它是一种效率较高的查找方法。但是，折半查找要求线性表必须采用顺序存储结构，而且表中元素按关键字有序排列。

查找过程：
     首先，假设表中元素是按升序排列，将表中间位置记录的关键字与查找关键字比较，如果两者相等，则查找成功；否则利用中间位置记录将表分成前、后两个子表，如果中间位置记录的关键字大于查找关键字，则进一步查找前一子表，否则进一步查找后一子表。重复以上过程，直到找到满足条件的记录，使查找成功，或直到子表不存在为止，此时查找不成功。
算法要求：
1.必须采用顺序存储结构。
2.必须按关键字大小有序排列。

算法复杂度：
     二分查找的基本思想是将n个元素分成大致相等的两部分，取a[n/2]与x做比较，如果x=a[n/2],则找到x,算法中止；如果x<a[n/2],则只要在数组a的左半部分继续搜索x,如果x>a[n/2],则只要在数组a的右半部搜索x.
时间复杂度无非就是while循环的次数！
总共有n个元素，
渐渐跟下去就是n,n/2,n/4,....n/2^k（接下来操作元素的剩余个数），其中k就是循环的次数
由于你n/2^k取整后>=1
即令n/2^k=1
可得k=log2n,（是以2为底，n的对数）
所以时间复杂度可以表示O(h)=O(log2n)
下面提供一段二分查找实现的伪代码:
BinarySearch(max,min,des)
mid-<(max+min)/2
while(min<=max)
mid=(min+max)/2
if mid=des then
return mid
elseif mid >des then
max=mid-1
else
min=mid+1
return max

     折半查找法也称为二分查找法，它充分利用了元素间的次序关系，采用分治策略，可在最坏的情况下用O(log n)完成搜索任务。它的基本思想是：（这里假设数组元素呈升序排列）将n个元素分成个数大致相同的两半，取a[n/2]与欲查找的x作比较，如果x=a[n/2]则找到x，算法终止；如 果x<a[n/2]，则我们只要在数组a的左半部继续搜索x；如果x>a[n/2]，则我们只要在数组a的右 半部继续搜索x。

代码示例：
C#代码
public static int Method(int[] nums, int low, int high, int target)
        {
            while (low <= high)
            {
                int middle = (low + high) / 2;
                if (target == nums[middle])
                {
                    return middle;
                }
                else if (target > nums[middle])
                {
                    low = middle + 1;
                }
                else if (target < nums[middle])
                {
                    high = middle - 1;
                }
            }
            return -1;
        }

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责编：郭方博

审核： 陈秀敏 王冉