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本篇內(nèi)容介紹了“如何使用二分法查找”的有關(guān)知識,在實際案例的操作過程中,不少人都會遇到這樣的困境,接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學習一下如何處理這些情況吧!希望大家仔細閱讀,能夠?qū)W有所成!
1、二分法查找的背景
當數(shù)組或者集合中存放的元素數(shù)量非常多的時候,想要跟蹤具體某個元素的位置或者是否存在,常規(guī)方式是循環(huán)每一個元素直到找到要查找的元素為止。這樣的查找方式效率非常低下,這個時候需要使用二分法來實現(xiàn),提高查找效率。
2、二分法查找的介紹
二分法查找(折半查找),找指定數(shù)值所在的位置
百度百科是這樣介紹二分法查找的:
3、二分法查找的算法思想
假設(shè)數(shù)組是按升序排序的,對于給定的目標值aim,從數(shù)組的中間位置開始查找:1.若查找數(shù)據(jù)與中間元素值正好相等,則返回中間元素值的索引;2.若查找數(shù)值比中間值小,則以整個查找范圍的前半部分作為新的查找范圍;3.若查找數(shù)值比中間值大,則以整個查找范圍的后半部分作為新的查找范圍;注:查找成功返回索引,失敗返回-1
4、代碼實現(xiàn)
4.1 利用循環(huán)的方式實現(xiàn)二分法查找
public class BinarySearch { public static void main(String[] args) { // 生成一個隨機數(shù)組 int[] array = suiji(); // 對隨機數(shù)組排序 Arrays.sort(array); System.out.println("產(chǎn)生的隨機數(shù)組為: " + Arrays.toString(array)); System.out.println("要進行查找的值: "); Scanner input = new Scanner(System.in); // 進行查找的目標值 int aim = input.nextInt(); // 使用二分法查找 int index = binarySearch(array, aim); System.out.println("查找的值的索引位置: " + index); } /** * 生成一個隨機數(shù)組 * * @return 返回值,返回一個隨機數(shù)組 */ private static int[] suiji() { // random.nextInt(n)+m 返回m到m+n-1之間的隨機數(shù) int n = new Random().nextInt(6) + 5; int[] array = new int[n]; // 循環(huán)遍歷為數(shù)組賦值 for (int i = 0; i < array.length; i++) { array[i] = new Random().nextInt(100); } return array; } /** * 二分法查找 ---循環(huán)的方式實現(xiàn) * * @param array 要查找的數(shù)組 * @param aim 要查找的值 * @return 返回值,成功返回索引,失敗返回-1 */ private static int binarySearch(int[] array, int aim) { // 數(shù)組最小索引值 int left = 0; // 數(shù)組最大索引值 int right = array.length - 1; int mid; while (left <= right) { mid = (left + right) / 2; // 若查找數(shù)值比中間值小,則以整個查找范圍的前半部分作為新的查找范圍 if (aim < array[mid]) { right = mid - 1; // 若查找數(shù)值比中間值大,則以整個查找范圍的后半部分作為新的查找范圍 } else if (aim > array[mid]) { left = mid + 1; // 若查找數(shù)據(jù)與中間元素值正好相等,則放回中間元素值的索引 } else { return mid; } } return -1; } }
代碼執(zhí)行結(jié)果:
產(chǎn)生的隨機數(shù)組為: [16, 33, 40, 46, 57, 63, 65, 71, 85] 要進行查找的值: 46 查找的值的索引位置: 3
若輸入的值找不到,則返回-1
產(chǎn)生的隨機數(shù)組為: [28, 41, 47, 56, 70, 81, 85, 88, 95] 要進行查找的值: 66 查找的值的索引位置: -1
4.2 利用遞歸的方式實現(xiàn)二分法查找
public class BinarySearch3 { public static void main(String[] args) { // 生成一個隨機數(shù)組 int[] array = suiji(); // 對隨機數(shù)組排序 Arrays.sort(array); System.out.println("產(chǎn)生的隨機數(shù)組為: " + Arrays.toString(array)); System.out.println("要進行查找的值: "); Scanner input = new Scanner(System.in); // 進行查找的目標值 int aim = input.nextInt(); // 使用二分法查找 int index = binarySearch(array, aim, 0, array.length - 1); System.out.println("查找的值的索引位置: " + index); } /** * 生成一個隨機數(shù)組 * * @return 返回值,返回一個隨機數(shù)組 */ private static int[] suiji() { // Random.nextInt(n)+m 返回m到m+n-1之間的隨機數(shù) int n = new Random().nextInt(6) + 5; int[] array = new int[n]; // 循環(huán)遍歷為數(shù)組賦值 for (int i = 0; i < array.length; i++) { array[i] = new Random().nextInt(100); } return array; } /** * 二分法查找 ---遞歸的方式 * * @param array 要查找的數(shù)組 * @param aim 要查找的值 * @param left 左邊最小值 * @param right 右邊最大值 * @return 返回值,成功返回索引,失敗返回-1 */ private static int binarySearch(int[] array, int aim, int left, int right) { if (aim < array[left] || aim > array[right]) { return -1; } // 找中間值 int mid = (left + right) / 2; if (array[mid] == aim) { return mid; } else if (array[mid] > aim) { //如果中間值大于要找的值則從左邊一半繼續(xù)遞歸 return binarySearch(array, aim, left, mid - 1); } else { //如果中間值小于要找的值則從右邊一半繼續(xù)遞歸 return binarySearch(array, aim, mid + 1, array.length-1); } } }
遞歸相較于循環(huán),代碼比較簡潔,但是時間和空間消耗比較大,效率低。在實際的學習與工作中,根據(jù)情況選擇使用。
“如何使用二分法查找”的內(nèi)容就介紹到這里了,感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章!
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