PTA-数据结构-01-复杂度3 二分查找 (20 分)

本题要求实现二分查找算法。

函数接口定义:
Position BinarySearch( List L, ElementType X );
其中List结构定义如下:

typedef int Position;
typedef struct LNode List;
struct LNode {
ElementType Data[MAXSIZE];
Position Last; /
保存线性表中最后一个元素的位置 */
};
L是用户传入的一个线性表,其中ElementType元素可以通过>、==、<进行比较,并且题目保证传入的数据是递增有序的。函数BinarySearch要查找X在Data中的位置,即数组下标(注意:元素从下标1开始存储)。找到则返回下标,否则返回一个特殊的失败标记NotFound。

输入样例1:
5
12 31 55 89 101
31
输出样例1:
2
输入样例2:
3
26 78 233
31
输出样例2:
0

思路二分查找原理不难,本来的是现实是:

Position BinarySearch( List L, ElementType X )
{
    ElementType * dataset = L->Data;
    int end = L->Last;
    int start = 0;

    while((end - start) > 1)
    {
        int mid = (start + end)/2;

        if (dataset[mid] == X)
        {
            return mid;
        }
        else if (dataset[mid] < X)
        {
            start = mid;
        }
        else // dataset[mid] > X
        {
            end = mid;
        }
        
        // 没办法,必须判断一下, 要不然过不了边界条件
        if (dataset[start] == X)
        {
        	return start;
		}
		else if (dataset[end] == X)
		{
			return end;
		}
    }

    return NotFound;
}

但是太啰嗦了,主要是还要对start和end位置的值进行判断,于是去瞄了眼别人的答案:

Position BinarySearch( List L, ElementType X )
{
    ElementType * dataset = L->Data;
    int end = L->Last;
    int start = 0;

    while(start <= end)
    {
        int mid = (start + end)/2;

        if (dataset[mid] == X)
        {
            return mid;
        }
        else if (dataset[mid] < X)
        {
            start = mid + 1;  	// 避免start 和 end 一直相等,陷入死循环
        }
        else // dataset[mid] > X
        {
            end = mid - 1;
        }
    }

    return NotFound;
}
二分查找是一种高效的搜索算法,适用于有序数组。它通过将目标值与中间元素比较,并根据结果缩小搜索范围,逐步逼近目标位置。以下是基于 C++ 的 PTA 数据结构二分查找代码示例: ```cpp #include <iostream> using namespace std; int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target) { while (left <= right) { // 当左边界小于等于右边界时继续查找 int mid = left + (right - left) / 2; // 防止溢出,计算中间索引 if (arr[mid] == target) return mid; // 找到目标值,返回其下标 else if (arr[mid] < target) left = mid + 1; // 目标值在右侧区域 else right = mid - 1; // 目标值在左侧区域 } return -1; // 如果找不到目标值,返回 -1 表示未找到 } int main() { int n; cout << "请输入数组大小n:" << endl; cin >> n; int *arr = new int[n]; cout << "请输入升序排列的" << n << "个整数:" << endl; for (int i = 0; i < n; ++i) cin >> arr[i]; int target; cout << "请输入要查找的目标值:" << endl; cin >> target; int result = binarySearch(arr, 0, n - 1, target); if (result != -1) cout << "目标值位于索引:" << result << endl; else cout << "未找到目标值!" << endl; delete[] arr; return 0; } ``` **说明**: 上述程序实现了对一个已排序数组 `arr` 中是否存在某个特定值 `target` 进行判断的功能。 ### §相关问题§: 1. 如何优化二分查找的时间复杂度? 2. 若数组无序需要如何处理才能使用二分查找3. 是否可以在链表上应用二分查找?为什么?
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