二分查詢那些事

2021-07-08 17:10:36 字數 1984 閱讀 7529

二分查詢可以學習如何上下界問題非常有幫助。

首先討論統一介面的情況,便於實現其他演算法的版本。

這裡使用兩種思路去討論演算法的實現形式,第一種以「減而治之」的策略實現並從查詢行為平衡度等方面對演算法進行改進,第二種直接從通過規則的討論直接討論演算法組成,各層判斷。

語義定義:在有序向量的區間[l,h)內查詢元素v,返回秩最大者。

語義定義:在有序向量的區間[l,h]內查詢元素v,返回秩最大者。

upper_bound 當v存在時返回它出現的最後乙個位置的後面乙個位置。如果不存在,返回這樣乙個下標,在此處插入e,原來元素全部往後移動乙個位置,後序列仍然有序。

lower_bound 當v存在時返回它出現的第乙個位置。如果不存在,返回這樣乙個下標,在此處插入e,原來元素全部往後移動乙個位置,後序列仍然有序。

之所以有如上區別,在於實現時候邏輯的統一性。請看下表

首先討論上述情況下迴圈體的三種情況。

設lo為左邊界,hi為右邊界,mid = (lo+hi)/2,那麼,根據mid的取值,分三種情況:

a[mid] == v,中間值等於v,而要求的是最後一次出現的v。最後出現的v值一定在mid的右邊或者就是mid位置的這個值,所以我們應該調整左邊界,lo = mid,區間變為[mid,hi]

a[mid] < v,說明v如果在陣列中,應該出現在mid右側,則調整左邊界,l = mid + 1,區間變為[mid+1,hi]

a[mid] > v,說明v如果在陣列中,應該出現在mid左側,則調整右邊界,v如果不在陣列中,可能出現在mid的位置上,h=mid,區間變為[lo,mid]

a[mid] == v,中間值等於v,而要求的是最後一次出現的v。最後出現的v值一定在mid的右邊或者就是mid位置的這個值,所以我們應該調整左邊界,lo = mid,區間變為[mid,hi]

左閉右閉區間,upper_bound

a[m]=v 至少已經找到乙個,而右邊可能還有,因此區間變為[m,h]

a[m]>v 所求位置不可能在右邊,但有可能是m,因此區間變為[l,m]

a[m]左閉右閉區間,lower_bound

a[m]=v 至少已經找到乙個,而左邊可能還有,因此區間變為[l,m]

a[m]>v 所求位置不可能在右邊,但有可能是m,因此區間變為[l,m]

a[m]左閉右開區間,upper_bound

a[m]=v 至少已經找到乙個,而右邊可能還有,因此區間變為[m,h)

a[m]>v 所求位置不可能在右邊,但有可能是m,因此區間變為[l,m]

a[m]設lower_bound和upper_bound的返回值分別為l和r,則v出現的子串行為[l,r)。這個結論當v不存在的時候也成立:此時l=r,區間為空。

這裡實現的就是stl中的同名函式。

三分支版本:

二分查詢詳解

兩分支版本:

問題描述:有乙個按非降序排列的有序陣列a[0...n-1]和乙個數v

1. 求陣列a中最後一次出現的數v的下標

為了更清楚地說明問題,下面討論一下當迴圈體內l和h之間(包含l和h)最後只剩3個和2個元素時的情況,初始元素個數超過3個的最後都會轉化為這兩種情況之一。

只剩3個元素時,可能出現2中情況,一種是其中裡面含有v,另一種是不含v。假設v = 2,那麼含有v的可能出現以下幾種情況:

//

二分查詢演算法版本b:在有序向量的空間[l,h)內查詢元素v,0<=l<=h<=_size

int bisearch(int* a,int l,int h,int

v)//

出口時h=l+1,查詢區間僅含乙個元素a[l]

return (e==a[l])?l:-1;//

查詢成功時返回對應的秩,否則統一返回-1

}//有多個命中元素時,不能保證返回秩最大者;查詢失敗時,簡單返回-1,而不能指示失敗的位置

1

int bisearch(int* a,int l,int h,intv)2

11return l--;

12 }

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