binary_search、lower_bound、upper_bound

最新推荐文章于 2025-02-15 14:40:12 发布

Viko_ReCode

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分类专栏：二分文章标签：二分

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本文详细介绍了如何通过自定义的二分查找算法来实现STL库中的lower_bound和upper_bound函数的功能，包括实现细节、代码对比及性能分析。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

使用改写二分查找的方式重写了lower_bound和upper_bound

#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <ctime>
using namespace std;

const int N = 55;
int a[N];

// search in a[first, last)

int my_binary_search(int first, int last, int v)
{
    int mid;
    --last;
    while(first <= last) {
        mid = (first + last) >> 1;
        if(a[mid] == v) return mid;
        else if(a[mid] > v) last = mid - 1;
        else first = mid + 1;
    }
    return -1;
}

int my_lower_bound(int first, int last, int v)
{
    int mid;
    while(first < last) {
        mid = (first + last) >> 1;
        if(a[mid] < v) first = mid + 1; // 若中位数的值小于v的值，我们要在右边子序列中查找，
                                        // 这时候pos可能是右边子序列的第一个
        else last = mid;                // 若中位数的值大于等于v，我们要在左边子序列查找，
                                        // 但有可能mid处就是最终位置，所以我们不移动last,
    }                                   // 而是让first不断逼近last。
    return first;                       // 和return last等效
}

int stl_lower_bound(int first, int last, int v)
{
    int mid, half, len = last - first;
    while(len > 0) {
        half = len >> 1;
        mid = first + half;
        if(a[mid] < v) {
            first = mid + 1;
            len = len - half - 1;       // 在右边子序列中查找
        }
        else len = half;                // 在左边子序列（包含mid）中查找
    }
    return first;
}

int my_upper_bound(int first, int last, int v)
{
    int mid;
    while(first < last) {
        mid = (first + last) >> 1;
        if(a[mid] > v) last = mid;      // 当中位数大于v时，last不动，让first不断逼近last
        else first = mid + 1;           // 当中位数小于等于v时，将first递增，并记录新的位置
    }
    return first;                       // 和return last等效
}

int stl_upper_bound(int first, int last, int v)
{
    int mid, half, len = last - first;
    while(len > 0){
        half = len >> 1;
        mid = first + half;
        if(a[mid] > v)                  // 中位数大于v，在包含last的左半边序列中查找。
            len = half;
        else{
            first = mid + 1;            // 中位数小于等于v，在右半边序列中查找。
            len = len - half - 1;
        }
    }
    return first;
}

int main()
{
    srand(time(0));
    for(int i = 0; i < N; ++i)
        a[i] = rand() % 200;
    sort(a, a + N);
    int a1, b1;
//    for(int i = 0; i < 21; ++i) {
//        printf("i : %d, value : %d\n", i, my_binary_search(0, 10, i));
//    }

//    for(int i = 0; i < 205; ++i) {
//        printf("i : %d, v1 : %d, v2 : %d", i, a1 = my_lower_bound(0, N, i), b1 = lower_bound(a, a + N, i) - a);
//        printf(", equal : %s\n", a1 == b1 ? "Yes" : "No");
//        if(a1 != b1) break;
//    }

    for(int i = 0; i < 205; ++i) {
        printf("i : %d, v1 : %d, v2 : %d", i, a1 = my_upper_bound(0, N, i), b1 = upper_bound(a, a + N, i) - a);
        printf(", equal : %s\n", a1 == b1 ? "Yes" : "No");
        if(a1 != b1) break;
    }
    return 0;
}