二分查找法(C++实现)
二分查找法的思想非常简单,在一组已经完成排序的数据(array[])中,如果需要查找某一特定数据(value)是否存在的时候,设置两个上下限(max, min)开始的时候在数组的最前和最后,把需要查找的值跟这两个位置的中间位置数据(array[(max+min)/2])进行对比,如果value >array[(min+max)/2] ,则缩小范围使得min=(min+max)/2,反之,如果value<array[(min+max)/2],则缩小范围使得max=(min+max)/2。持续缩小范围,知道找到对应的值的位置或者min==max,也就是数组中不存在该值。
简单的示例如下:
使用C++代码实现如下:
template <typename T>
int binary(T arr[], int size, T value)
{
if(arr==nullptr || size==0) return -1;
int min=0, max=size-1;
int mid = (max+min)/2;
while(max >= min)
{
if(value == arr[mid]) return mid;
else if(value > arr[mid])
{
min=mid+1;
}
else
{
max=mid-1;
}
mid=(max+min)/2;
std::cout<< "max: "<<max<<" min: "<<min<<std::endl;
}
return -1;
}
这里需要注意的是,在判断了value和中间值的之后,min=mid+1,或者max=mid-1。因为中间值已经判断过不为查找的值,所以+1 -1不会造成漏掉数据。但是如果直接赋值为mide的话,如果查找一个超界的数值的时候,会造成死循环。
二分查找也可以使用递归的方法来实现:
template<typename T>
int find_value(T arr[], int min, int max, T value)
{
std::cout<<"min: "<<min<<" max: "<<max<<std::endl;
if(arr == nullptr || min>max) return -1;
int mid = (min+max)/2;
if(arr[mid] == value) return mid;
else if(arr[mid] > value)
{
return find_value(arr, min, mid-1, value);
}
else if(arr[mid] < value)
{
return find_value(arr, mid+1, max, value);
}
}
再来看一下二分查找的时间复杂度
假设总的数据量为n,每一次二分过后,剩下的数据量为之前的数据量的一般,也就是k此二分之后,数据量为n/2^k,最坏的时间复杂度为n/2^k=1, 也就是logn。其实当数据量很庞大的时候,二分查找的速度非常的快。但是前提是这个方法需要的是一组排序好的数组,所以如果数据量大到几个G的时候并不合适,会占用太大的内存。