用于二分搜索的错误简单函数 (C++)

Posted 2023-02-22

【中文标题】用于二分搜索的错误简单函数 (C++)

【英文标题】：Buggy simple function for binary search (C++)

【发布时间】：2017-03-24 19:49:14

【问题描述】：

我为二进制搜索编写了一个简单的函数，但它没有按预期工作。我有一个包含 4000000 个 32 位整数的向量。通常，当我搜索一个数字时，如果存在，则找到并返回索引，如果不存在，则返回-1（索引始终与值对应，但这不是重点）。

在玩弄程序时发现它找不到 93（即使它在那里），显然，它找不到更多的值。

我使用 CLion，它将 GDB 实现为调试器，将 G++ 实现为编译器。

template<typename T>
int BinarySearch(vector<T>& vec, T& request)


    int low = 0;
    int high = vec.size() - 1;

    while (low < high)
    
        int mid = (low / 2 ) + (high / 2); // Styled it this way to avoid overflows. 
// This looks like where the bug happens, basically low and high both 
// become 93 while mid becomes 92,
// it then exits the loop and returns -1 because low is not lower than
// high anymore.

        if (vec[mid] == request)
        
            return mid;
        
        else if (vec[mid] < request)
        
            low = mid + 1;
        
        else if (vec[mid] > request)
        
            high = mid - 1;
        

    
    return - 1;

我很困惑，这是怎么回事？

【问题讨论】：

高界不是专属吗？例如。 T 高 = vec.size();

节省一些开发时间并使用：std::binary_search、std::lower_bound 或 std::upper_bound。他们已经过彻底的测试。不要重写***。

@ThomasMatthews 尽管我从未使用过它们，但我知道它们的存在。我不是要重新发明***，只是尝试一下。

我确信由于索引值的舍入，一定存在边缘条件。您是否学习过调试的高级艺术，但是，您使用调试器的地方，或者在转储相关数据的地方到处粘贴语句以进行分析？如果没有，您应该考虑花一些时间来获得一些基本的调试技能。这样做肯定会更快，并且能够快速定位自己的错误，而不是等待 ***.com 上有时间在其他人的代码中查找错误的人。

如果您手动计算，您会发现 92/2 + 93/2 确实是 92。它应该是 92，因为整数数学就是这样工作的。因此，你必须弄清楚你的逻辑有什么问题。

【参考方案1】：

条件应该是while (low <= high)。 如果将其保留为while (low < high)，那么当low==high（意味着我们到达最后一个元素）时，while 循环将中断并返回-1。因此，您的程序不会检查该元素。 此外，您应该使用mid=low+(high-low)/2; 来防止溢出并访问所有值。您的代码中的问题是假设当low=high=1 时，它会给出mid=0（由于数据转换），这是错误的。

【讨论】：

不工作，搜索93会卡在无限循环中

工作！！谢谢！

等等，由于某种原因 high 超过了它最初分配的值，问题必须是 mid=low+(high-low)/2，但是为什么呢？我尝试搜索 5000000 并找到它，即使向量仅包含 4000000 个元素。这是为什么呢？

哦等等，问题是在将循环从while (low

“我尝试搜索 5000000，即使它包含 4000000 个元素”是什么意思？在二进制搜索中，你搜索一个不是索引的值