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算法篇--二分算法

时间:2022-12-23 20:22:06浏览次数:54  
标签:二分 ... right -- mid 算法 查找 left

1. 基本介绍

二分思想一般用于查找,见其名知其意,这是一个半半开的算法。第一次接触二分思想的时候是高中的数学学习中,给定一个方程 f(x) = 0的根所在的区间,可以用根存在定理不断二分区间,当区间长度小于给定的精度时,即可近似求出方程的解,当然也可以用来求平方根和立方根等。同样,这种查找思想也可以运用于计算机内结构化数据的查找。(tips: 二分查找思想简单,细节魔鬼)。(详讲博客推荐)

二分查找有很多应用,由于其时间复杂度很低,它可以暴力破解很大的数据。

  1. 核心思想

使用二分查找的前提:待查找序列必须有序(升序或降序,本文主要以升序为例)

确定查找区间(left, right),取区间中间值mid = (left + right)/2,比较中间值与左右两边的值,确定待查元素key所在区间,舍弃无效区间(mid = left 或mid = right)。

 

 

思路很简单,细节是魔鬼。

一:二分法算法分析
1、二分查找算法定义
二分查找又称折半查找,它是一种效率较高的查找方法。

二分查找要求:线性表是有序表,即表中结点按关键字有序,并且要用向量作为表的存储结构。

2、基本思想
(1)首先确定该区间的中点位置

(2)将待查的K值与R[mid]比较:若相等,则查找成功并返回此位置,否则须确定新的查找区间,继续二分查找

(3) ① 若R[mid].key>K,将查找区间变为**[left,mid-1]**

​ ②若R[mid].key<K,将查找区间变为**[mid+1,right]**

3、优缺点
③ 二分查找的优点

折半查找的时间复杂度为O(logn),远远好于顺序查找的O(n)。

④ 二分查找的缺点

虽然二分查找的效率高,但是要将表按关键字排序。而排序本身是一种很费时的运算。既使采用高效率的排序方法也要花费O(nlgn)的时间。

4、二分查找常用场景
寻找一个数、寻找左侧边界、寻找右侧边界。

细节:

​ while循环中的不等号是否应该带等号,mid 是否应该加一等等。

5、二分查找常用框架

 1 int binarySearch(int[] nums, int target) {
 2     int left = 0, right = ...;
 3 
 4     while(...) {
 5         int mid = left + (right - left) / 2;
 6         if (nums[mid] == target) {
 7             ...
 8         } else if (nums[mid] < target) {
 9             left = ...
10         } else if (nums[mid] > target) {
11             right = ...
12         }
13     }
14     return ...;
15 }

 

分析二分查找的一个技巧是:不要出现 else,而是把所有情况用 else if 写清楚,这样可以清楚地展现所有细节

计算 mid 时需要技巧防止溢出,建议写成: mid = left + (right - left) / 2
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原文链接:https://blog.csdn.net/qq_57229058/article/details/123763083

 

标签:二分,...,right,--,mid,算法,查找,left
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