二分查詢演算法

2021-07-11 21:10:23 字數 1119 閱讀 7892

給乙個已經排序的已知的陣列a[n],在最短的時間內找到其中的乙個元素。下面給出最典型的二分查詢演算法。

int binarysearch(int a,int l,int r,int key)

return -1; // 為查詢到該元素返回-1

}

理論上,我們最多需要 logn+1 次比較。仔細觀察,我們在每次迭代中使用兩次比較,除了最後比較成功的一次。實際應用上,比較也是代價高昂的操作,往往不是簡單的資料型別的比較。減少比較的次數也是優化的方向之一。

下面是乙個比較次數更少的實現:

需要注意的,要保證我們恒等式(a[l] <= key & a[r] > key)正確,後面還會用到迴圈不變式。

// 迴圈不變式: a[l] <= key &  a[r] > key

// 邊界: |r - l| = 1

// 輸入: a[l .... r-1]

int binarysearch(int a,int l,int r,int key)

if( a[l] == key )

return l ;

else

return -1 ;

}

給乙個有n個互不相同的元素的已排序陣列,返回小於或等於給定key的最大元素。 例如輸入為 a = key = 7,應該返回6.

分析:我們可以用上面的優化方案,還是保持乙個恒等式,然後移動 左右兩個指標。最終 left指標會指向 小於或等於給定key的最大元素(根據恒等式a[l] <= key and a[r] > key)。

// 迴圈不變式: a[l] <= key and a[r] > key

// 邊界條件: |r - l| = 1

// 輸入: a[l .... r-1]

// 先決條件: a[l] <= key <= a[r]

int floor(int a, int l, int r, int key)

return a[l]; // a[l]即是小於或等於key的最大元素

}// 初始呼叫

int floor(int a, int

size, int key)

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