一个二分查找程序

本文介绍了一种利用二分查找算法高效定位特定字符序列中各元素首次出现位置的方法,并通过C语言实现。该方法适用于由若干组连续相同字符组成的字符串,如'A'...'E',并确保了比较次数最少。

原问题来自:http://topic.youkuaiyun.com/u/20090826/18/C08B69E8-CE22-4427-8687-FFB53E380437.html

问题如下:

有一连串字母,由且必由若干个 A,B,C,D,E 组成,顺序是:

若干个 A,若干个 B,若干个 C,若干个 D,若干个 E

即:
A,A,...,A,B,B,...,B,C,C,...,C,D,D,...,D,E,E,...,E

现在已知的是所有字母一共是 1000 个,连续存储

如何找到第一个B,第一个C,第一个D,第一个E 出现的位置,

要求比较的次数最少

 

要解这个问题,最简单的是线性的查找,不过二分法也不错。

我写的源程序如下:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

 

void find(char *str,int *numstr);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 int i;
 char str[200];
 int numstr[5];
 char *p=str;
 int part=10;
 memset(str,'/0',sizeof(str));
 for(i='A';i<='E';i++){
  memset(p,i,part);
  p+=part;
  part+=10;
 }
 find(str,numstr);
 for(i=0;i<5;i++)
  printf("%c =%d/n",i+'A',numstr[i]);
 return 0;
}

void find(char *str,int *numstr)
{
 int begin,end,mid;
 int first[6];
 int i,number;
 int relate;
 first[5]=strlen(str)-1;
 for(i=1;i<5;i++){
  first[i]=first[5];
 }
 first[0]=0;
 for(number=1;number<5;number++){
  if(first[number]==first[number+1] )
   first[number]=first[number-1]+1; //backward to forward
  begin=first[number];
  end=first[number+1];
  while(1){
   mid=(begin+end)/2;
   if(str[mid]<number+'A'){
    if(str[mid+1]==number+'A'){
     first[number]=mid+1;
     break;
    }
    begin=mid+1;
   }
   else if(str[mid]>=number+'A'){
    if(str[mid-1]==number+'A'-1){
     first[number]=mid;
     break;
    }
    end=mid-1;
    relate=str[mid]-'A'+1;
    if(first[relate]>mid)
     first[relate]=mid;
    
   }
  }
  for(i=4;i>number;i--){
   if(first[i+1]<first[i])
    first[i]=first[i+1];
  }
 }
 for(i=0;i<5;i++)
  numstr[i]=first[i];
}

 

写程序最要紧的是抓住思路,有了思路怎么都写的出,没有则只会越写越混乱。

在这个程序中,最基本的思想是二分,begin,end,mid,三个变。

最简单的,begin=0,end=strlen(str),四次均如此查找,绝对正确。

再聪明点,begin每次用上一次的结束点+1。

都这样了,在用点力,采用数组记录信息,使每次的begin,end都尽量小些,不是更快。

这个信息太多不好,太少也不好。这里是用first[]来记录每一个的前位置,即

first[i]<=numstr[i]<first[i+1](这里多了一个first[5])

这样我们每次都有限定了。

但first[]总得有个初始的值,我们初始为strlen(str)-1.

所以first[number]之前用于限定numstr[number-1]的上限,这里没问题,因为first[number]初始为

strlen(str)-1,然后在轮到number时,变为numstr[number]的下限

但怎么区分有效的first[number]和无效的呢?

如果first[number]==first[number+1],表明first[number]的值是下一个更新得到的,而不是

一个可用于下限的值,应用first[number-1]+1代替

而且在一次numstr值确定后,更新一次first[]值

基本的思路就是这样

 

在实际测试时,遇到两个问题:

1. first[relate]值的更新

   if(first[relate]>mid)

      first[relate]=mid;

   这里first[relate]的值总是趋于最小,这里或许first[relate]跟他的目标值相差较远,应该为

    if(first[relate]>mid&&first[relate]==first[relate+1])

        first[relate]=mid;

   可实际上,在本程序的例子中,用前者的效率可能更好一些。因为在轮到relate的确定时,

   下限偏小,上限偏大,一平均也接近目标值。对于不同例子,可能两者效率比较也不同,所以

   可变可不变。

2. 在main中

   使用了memset(str,'/0',sizeof(str));

   由于str在这里定义 char str[200];所以sizeof(str)可以正确求值,换用200也是可以的。

   而str是一个未定义的字符数组,所以不能用strlen(str)。

### 回答1: 我可以为你编写一个二分查找程序,代码如下:int binarySearch(int arr[], int l, int r, int x) { if (r >= l) { int mid = l + (r - l) / 2; // 如果中间元素为要查找的元素,返回其索引 if (arr[mid] == x) return mid; // 如果要查找的元素小于中间元素,递归查找左子数组 if (arr[mid] > x) return binarySearch(arr, l, mid - 1, x); // 如果要查找的元素大于中间元素,递归查找右子数组 return binarySearch(arr, mid + 1, r, x); } // 如果查找元素不在数组中,返回 -1 return -1; } ### 回答2: 二分查找(Binary Search)是一种在有序数组中查找特定元素的算法。它通过将待查找区间一分为二,然后确定目标值可能在的区间,再将该区间继续一分为二,直到找到目标值或者区间为空。 下面是用C语言编写的二分查找程序的示例: ```c #include <stdio.h> int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target) { if (right >= left) { int mid = left + (right - left) / 2; if (arr[mid] == target) return mid; if (arr[mid] > target) return binarySearch(arr, left, mid - 1, target); return binarySearch(arr, mid + 1, right, target); } return -1; } int main() { int arr[] = {2, 5, 8, 12, 17, 21, 23}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int target = 17; int index = binarySearch(arr, 0, n - 1, target); if (index == -1) printf("目标值不在数组中"); else printf("目标值在数组中的索引为:%d", index); return 0; } ``` 在上面的程序中,`binarySearch`函数是二分查找的实现。它接受一个有序整数数组`arr`、数组的左边界`left`、右边界`right`和目标值`target`作为参数。该函数使用递归的方式进行查找,不断将数组一分为二,直到找到目标值或者确定目标值不在数组中。 `main`函数中,我们定义了一个有序数组`arr`,并计算数组的长度。然后,我们指定了要查找的目标值为17。通过调用`binarySearch`函数,在数组中查找目标值,若找到则返回目标值的索引,若未找到则返回-1。最后,根据返回的索引值,我们输出相应的结果。 以上就是用C语言编写的二分查找程序。希望对你有所帮助!
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