二分查找算法(c++)

目录

基本概念

算法优点

算法实现

例题

例题代码

基本概念

二分查找是一种非常非常高效的查询算法,时间复杂度为O(logn)。

二分查找法(Binary Search)算法,也叫折半查找算法。二分查找要求数组数据必须采用顺序存储结构有序排列。查找思想有点类似于分治思想。每次都通过跟区间的中间元素对比,将带查找的区间缩小为之前的一半,直到找到要查找的元素,或者区间被缩小为0。

算法优点

优点是比较次数少,查找速度快,平均性能好;其缺点是要求待查表为有序表,且插入删除困难。因此,折半查找方法适用于不经常变动而查找频繁的有序列表。

算法实现

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。

例题

题目描述

已知有序表: 15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 ,要求输入需要查询的数据, 用折半查找算法, 查找该数在有序表中的位置.

输入

输入待查询的数据

输出

如果找到该数, 输出该数在有序表中的位置, 如果没有找到输入-1;

样例输入

15

样例输出

0

例题代码

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

 int a[15] = { 15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 },left=0,right=14,n;

 cin >> n;

 while (left <= right)

 {

 int middle = left + (right - left) / 2;

 if (a[middle] < n)

 right = middle - 1;

 else if (a[middle] > n)

 left = middle + 1;

 else

 {

 cout << middle ;

 break;

 }

 }

 if (n < 1 || n>15)

 cout << -1;

 return 0;



}

### 关于二分查找算法C++ 实现 #### 基本概念 二分查找是一种高效的查找方法,适用于已排序的数据集合。其核心思想是通过不断比较目标值与当前区间中间位置的值来逐步缩小搜索范围,从而提高效率[^3]。 以下是基于迭代和递归两种方式实现的二分查找: --- #### 迭代实现 迭代版本的二分查找通常更易于理解和调试,因为它不需要额外的函数调用栈空间。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int binarySearchIterative(int arr[], int n, int target) { int left = 0; int right = n - 1; while (left <= right) { int mid = left + (right - left) / 2; // 防止溢出 if (arr[mid] == target) { return mid; // 找到目标值 } else if (arr[mid] < target) { left = mid + 1; // 缩小区间至右半部分 } else { right = mid - 1; // 缩小区间至左半部分 } } return -1; // 如果未找到返回-1 } // 测试代码 int main() { int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9}; int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); int target = 5; cout << "Index of " << target << ": " << binarySearchIterative(arr, n, target); return 0; } ``` 此代码展示了如何利用循环完成二分查找操作,并且特别注意了 `mid` 的计算方式以防止整数溢出[^1]。 --- #### 递归实现 递归版本则更加简洁明了,它遵循分治的思想,在每次划分后分别处理子问题。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int binarySearchRecursive(int arr[], int left, int right, int target) { if (left > right) { return -1; // 边界条件:如果区间为空,则返回-1表示找不到 } int mid = left + (right - left) / 2; // 计算中间索引并避免溢出 if (arr[mid] == target) { return mid; // 中间元素正好等于目标值 } else if (arr[mid] < target) { return binarySearchRecursive(arr, mid + 1, right, target); // 查找右侧区域 } else { return binarySearchRecursive(arr, left, mid - 1, target); // 查找左侧区域 } } // 测试代码 int main() { int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9}; int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); int target = 5; cout << "Index of " << target << ": " << binarySearchRecursive(arr, 0, n - 1, target); return 0; } ``` 上述代码实现了递归形式的二分查找逻辑,其中每一步都将原数组划分为两部分继续求解[^2]。 --- #### 性能分析 二分查找的时间复杂度为 \(O(\log n)\),这是因为每一次比较都会使待查序列长度减半。相比线性扫描 (\(O(n)\)) 提供了显著性能提升,尤其是在大规模数据集上表现优异。 需要注意的是,该算法的前提条件是输入数组必须已经按升序排列好;否则需先对其进行排序预处理。 ---
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