二分搜索法

一、导论

    假设有一个有序数组array(注意:必须有序),我们要查找一个数在这个数组中的位置(index),如何查找?对于刚接触算法的大多数人,一般会采用直接遍历的方式查找数据。当人品爆发时,在该元素的数组中查找一个数只需找一次(遍历的第一个元素就是要找的);但是呢,当我们查找的数据不幸是数组中的最后一个时,假若该数组有元素个数为n,那么我们要查找n次,如果n很大,那么查找该元素的时间会变得很长。其实,我们可以用分治策略来解决这样的一个问题,常见的就是“二分搜索法”。

二、简介

    二分搜索也称折半查找(Binary Search),它是一种效率较高的查找方法。但是,折半查找要求线性表必须采用顺序存储结构,而且表中元素按关键字有序排列。

三、搜索过程

    首先,假设表中元素是按升序排列,将表中间位置记录的关键字与查找关键字比较,如果两者相等,则查找成功;否则利用中间位置记录将表分成前、后两个子表,如果中间位置记录的关键字大于查找关键字,则进一步查找前一子表,否则进一步查找后一子表。重复以上过程,直到找到满足条件的记录,使查找成功,或直到子表不存在为止,此时查找不成功。

四、算法要求

    1、必须采用顺序存储结构

    2、必须按关键字大小有序排列

五、代码实现

C++实现二分搜索

六、时间复杂度分析

    假设数据的规模为N,程序执行的比较次数表示为T(N),假设程序查找的是一个不存在的数据,则此时执行的次数是最多的:

二分搜索的时间复杂度

    当然也可以用小编上篇简书提及到的主定理法去求解时间复杂度,具体可看此链接算法之分治策略 - 简书

    除此之外,还可以用小编之前有讲过的树的平均查找长度ASL来计算时间复杂度,这里就不分析了,有误请指正。

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