二分查找(递归和非递归)

二分查找

(非递归)

  1. 二分查找法只适用于从有序的数列中进行查找(比如数字和字母等),将数列排序后再进行查找
  2. 二分查找法的运行时间为对数时间 O(㏒₂n) ,即查找到需要的目标位置最多只需要㏒₂n 步,假设从[0,99]的 队列(100 个数,即
    n=100)中寻到目标数 30,则需要查找步数为㏒₂100 , 即最多需要查找 7 次( 2^6 < 100 < 2^7)
    代码分析
package com.atguigu.binarysearchnorecursion;

public class BinarySearchNoRecur {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		int[] arr = {1,3, 8, 10, 11, 67, 100};
		int index = binarySearch(arr, 100);
		System.out.println("index=" + index);//
	}
	
	//二分查找的非递归实现
	/**
	 * 
	 * @param arr 待查找的数组, arr是升序排序
	 * @param target 需要查找的数
	 * @return 返回对应下标,-1表示没有找到
	 */
	public static int binarySearch(int[] arr, int target) {
		//左数
		int left = 0;
		//右数
		int right = arr.length - 1;
		while(left <= right) { //说明继续查找
			//中间值
			int mid = (left + right) / 2;
			//如果要查找的值是等于中间的值  则直接返回这个值
			if(arr[mid] == target) {
				return mid;
				//如果数组中间的值  大于要查找的值  
			} else if ( arr[mid] > target) {
				right = mid - 1;//需要向左边查找
			} else {
				left = mid + 1; //需要向右边查找
			}
		}
		return -1;
	}
}

(递归的方式)
在这里插入图片描述

package com.atguigu.search;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//注意:使用二分查找的前提是 该数组是有序的.
public class BinarySearch {
public static void main(String[] args) {
int arr[] = { 1, 8, 10, 89,1000,1000, 1234 };
int resIndex = binarySearch(arr, 0, arr.length - 1, 1000);
System.out.println("resIndex=" + resIndex);
}
// 二分查找算法
/**
* @param arr
* 数组
* @param left
* 左边的索引
* @param right
* 右边的索引
* @param findVal
* 要查找的值
* @return 如果找到就返回下标,如果没有找到,就返回 -1
*/
public static int binarySearch(int[] arr, int left, int right, int findVal) {
// 当 left > right 时,说明递归整个数组,但是没有找到
if (left > right) {
return -1;
}
int mid = (left + right) / 2;
int midVal = arr[mid];
if (findVal > midVal) { // 向 右递归
return binarySearch(arr, mid + 1, right, findVal);
} else if (findVal < midVal) { // 向左递归
return binarySearch(arr, left, mid - 1, findVal);
} else {
return mid;
}
}
### 二分查找算法在C语言中的递归实现与非递归实现 #### 递归实现的特点及代码示例 递归版本的二分查找通过函调用来不断缩小搜索范围,直到找到目标元素或确认不存在该元素。这种方式直观易懂,但可能存在性能开销。 ```c #include <stdio.h> // 定义递归二分查找 int binarySearchRecursive(int arr[], int left, int right, int target) { if (right >= left) { int mid = left + (right - left) / 2; // 如果找到了目标值则返回索引位置 if (arr[mid] == target) return mid; // 若目标小于中间值,在左子组继续寻找 if (arr[mid] > target) return binarySearchRecursive(arr, left, mid - 1, target); // 否则向右子组查找 return binarySearchRecursive(arr, mid + 1, right, target); } // 当未发现匹配项时返回-1表示失败 return -1; } ``` 此方法每次都将问题规模减半,理论上效率较高[^1]。 #### 非递归实现的优点及其具体实现方式 相比之下,迭代式的非递归方案利用循环结构来代替多次函调用,从而避免了潜在的栈溢出风险并减少了不必要的内存消耗。 ```c #include <stdio.h> // 实现非递归形式的二分查找 int binarySearchIterative(int arr[], int size, int target) { int low = 0, high = size - 1; while (low <= high) { int mid = low + (high - low) / 2; // 找到目标即刻退出 if (arr[mid] == target) return mid; // 调整边界条件准备下一轮判断 if (arr[mid] < target) low = mid + 1; else high = mid - 1; } // 查找结束仍未定位成功说明据不在列表内 return -1; } ``` 这种方法不仅提高了程序运行的安全性稳定性,还可能带来更好的执行速度表现[^3]。 #### 性能考量与其他注意事项 尽管两种方法都能有效地完成相同的工作,但在实际应用中更倾向于采用非递归的形式处理大规模据集或是嵌入式环境中资源受限的情况。此外,对于某些特定场景下的优化需求而言,非递归版本也更容易进行针对性调整改进[^2]。
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