java中的BinarySearch方法

Posted 2023-02-25

【中文标题】java中的BinarySearch方法

【英文标题】：BinarySearch method in java

【发布时间】：2022-01-23 06:32:06

【问题描述】：

导入 java.util.*;

公开课练习

static ArrayList<Integer> populateList(Scanner sc , ArrayList<Integer> al)
    String l = sc.nextLine();
    String arr[] = l.trim().split("\\s++");
    for(int i = 0; i<arr.length; i++) 
        al.add(Integer.parseInt(arr[i]));
    
    return al;

static void displayList(String s , ArrayList<Integer> al)
    System.out.print(s+": ");
    for(int i = 0; i<al.size(); i++)
        System.out.print(al.get(i)+" " );
    
    System.out.println("");

static  ArrayList<Integer> sortListDesc(ArrayList<Integer> al )
     Collections.sort(al,Collections.reverseOrder());
    return al;


static int binSearch(ArrayList<Integer> al , int key)
    
    int index = Collections.binarySearch(al,key,Collections.reverseOrder());
    return index+1;



public static void main(String[] args) 
    int key, index;
    Scanner sc = new Scanner(System.in); // Handle inputs
     
     // Create a list of Integers
     ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();
    
     // Enter few numbers in a line and populate the list
     populateList( sc, al ); 
     
     // Display list
     displayList( "Original List", al );
     
     // Sort list in descending order
     sortListDesc( al );
     
     // Display sorted list
     displayList( "Sorted List", al );
     
     // Input key
     key = sc.nextInt();
     
     // Perform binary search for key in al
     index = binSearch(al, key);
     if (index >= 0)
    System.out.println("Position: " + index);
     else
    System.out.println("Not found");
       
    

/* 她的我的代码，在 binSearch 方法中我使用了 binarySearch 方法。我知道binarySearch仅在arrayList按升序排序时才接受，所以我再次修改它以传递升序aList，但我的问题是它是否看到按升序排序然后它如何给出降序的位置订购数组列表。 例如，如果我输入 34 78 90 67 那么它将按降序排序 90 78 67 30 。但我必须再次修改它，因为它不接受降序数组。所以它得到升序数组列表 30 67 78 90 然后当我传递密钥时（假设 78）它应该返回第 3 个位置 ..但不它返回为降序位置 2 为什么会发生这种情况？ */

【参考方案1】：

在给定示例中，数字 78 的“命中”可以通过其在排序列表中间的位置来解释，即(list.size()-1)/2，即使应用了二分搜索升序不正确地以 reverse 顺序排序的列表。

在不考虑reverseOrder比较器的情况下搜索其他元素就像在未排序的列表中搜索，因此根据文档搜索results are undefined。

证明这一点的简单测试：

输入数据：偶数长度 = 4

List<Integer> data = Arrays.asList(20, 98, 33, 78);
data.sort(Collections.reverseOrder());
System.out.println(data);

for (int x : data) 
    int ix = Collections.binarySearch(data, x); // ascending is incorrect
    System.out.println("ix["+x+"]=" + ix);
    
    int ix2 = Collections.binarySearch(data, x, Collections.reverseOrder());
    System.out.println("reverse ix["+x+"]=" + ix2);
    System.out.println("----");

输出：

[98, 78, 33, 20]
ix[98]=-5
reverse ix[98]=0
----
ix[78]=1
reverse ix[78]=1
----
ix[33]=-1
reverse ix[33]=2
----
ix[20]=-1
reverse ix[20]=3

也就是说，逆向二分查找的所有索引都是正确的，而升序二分查找只有一次命中。

输入数据：奇数长度List<Integer> data = Arrays.asList(20, 98, 33, 12, 78); 输出

[98, 78, 33, 20, 12]
ix[98]=-6
reverse ix[98]=0
----
ix[78]=-6
reverse ix[78]=1
----
ix[33]=2
reverse ix[33]=2
----
ix[20]=-1
reverse ix[20]=3
----
ix[12]=-1
reverse ix[12]=4

同样，中间元素幸运地被升序搜索命中，但其余的升序搜索结果未定义。

---

在列表中搜索缺失的元素时，binarySearch 应该返回适​​当的插入点（为负），并且必须选择适当的比较器以提供良好的结果：

List<Integer> data = Arrays.asList(20, 98, 33, 12, 78);
data.sort(Collections.reverseOrder());
System.out.println(data);

List<Integer> data = Arrays.asList(20, 98, 33, 12, 78);
data.sort(Collections.reverseOrder());
System.out.println(data);

for (int i = 0, n = data.size(); i <= n; i++) 
    int x = i < n ? data.get(i) + 2 : data.get(i - 1) - 2;
    int ix = Collections.binarySearch(data, x);
    System.out.println("ix["+x+"]=" + ix);
    
    int ix2 = Collections.binarySearch(data, x, Collections.reverseOrder());
    System.out.println("reverse ix["+x+"]=" + ix2);
    System.out.println("----");

输出：

[98, 78, 33, 20, 12]
ix[100]=-6
reverse ix[100]=-1
----
ix[80]=-6
reverse ix[80]=-2
----
ix[35]=-6
reverse ix[35]=-3
----
ix[22]=-1
reverse ix[22]=-4
----
ix[14]=-1
reverse ix[14]=-5
----
ix[10]=-1
reverse ix[10]=-6