快捷導(dǎo)航

C#實現(xiàn)折半查找算法

更新時間：2022年08月13日 15:39:44 作者：Darren?Ji

這篇文章介紹了C#實現(xiàn)折半查找的算法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

折半查找，也叫二分查找，當(dāng)在一個數(shù)組或集合中查找某個元素時，先定位出中間位置元素，如果要查找的元素正好和該中間位置元素相等，通過一次查找，就能找到匹配元素；如果要查找的元素小于該中間位置元素，就拋棄后面一半的元素，在前面一半的元素中再定位出中間位置元素，如此反復(fù)，直到找到匹配元素；如果要查找的元素大于該中間位置元素，就拋棄前面一半的元素，在后面一半的元素中定位出中間位置元素，如此反復(fù)。

面臨的第一個問題是：中間位置元素如何定位？在折半查找中規(guī)定：當(dāng)元素個數(shù)是奇數(shù)，比如有3個元素，中間位置元素是索引為1的元素；當(dāng)元素個數(shù)是偶數(shù)，比如有4個元素，索引為1和2的元素理論都是中間位置元素，但在折半查找中，把后面這個，即索引為2的元素視為中間位置元素。

面臨的第二個問題是：由于，要查找的元素和中間位置元素之間需要比較，我們在比較之前，勢必要讓數(shù)組按升序或降序來排列。

自定義一個類，該類維護著一個int[]類型數(shù)組，通過構(gòu)造函數(shù)確定數(shù)組長度和對數(shù)組進行排序，并提供打印數(shù)組元素的方法，以及折半算法。

    public class MyArray
    {
        private int[] arr;//內(nèi)部維護著一個數(shù)組
        private static Random r = new Random();//用它來生成數(shù)組的隨機元素
        //通過構(gòu)造函數(shù)來確定內(nèi)部數(shù)組的長度，并生成數(shù)組的隨機元素,并對數(shù)組元素排序
        public MyArray(int size)
        {
            arr = new int[size];
            for (int i = 0; i < size; i++)
            {
                arr[i] = r.Next(1, 100);
            }
            Array.Sort(arr);
        }
        //折半查找算法 返回查找元素的索引位置
        public int HalfSearch(int key)
        {
            int low = 0;//低點，初始值設(shè)置成最低點，即索引0
            int high = arr.Length - 1;//高點，初始值設(shè)置成最高點，即索引數(shù)組最后一個位置
            //如果數(shù)組元素個數(shù)是偶數(shù)，比如4個，索引2和3都是中間位置，用以下算法中間位置指向索引3
            //如果數(shù)組元素個數(shù)是奇數(shù)，比如3個，索引1是中間位置，用以下算法中間位置指向索引1
            int middle = (low + high + 1)/2;
            int location = -1;//找不到就返回-1
            //循環(huán)，找不到就一直查找
            do
            {
                //每次循環(huán)，把低點和高點位置的元素打印出來
                Console.WriteLine(PrintSectionElements(low, high));
                Console.WriteLine();
                //如果要查找元素是中間位置的元素，就返回中間位置這個索引
                if (key == arr[middle])
                {
                    location = middle;
                }
                else if (key < arr[middle]) //如果要查找元素小于中間位置元素，把中間位置前面的索引設(shè)為高點
                {
                    high = middle - 1;
                }
                else//如果要查找元素大于中間位置元素，把中間位置后面的索引設(shè)為低點
                {
                    low = middle + 1;
                }
                //如果代碼運行到此處，說明還沒有找到匹配元素，由于以上重新設(shè)置了低點或高點，所以這里也要重新設(shè)置中間位置
                middle = (low + high + 1)/2;
            } while ((low <= high) && (location == -1));
            return location;
        }
        //打印2個位置間的數(shù)組元素
        public string PrintSectionElements(int low, int high)
        {
            string temp = "";
            //對于2個位置間的元素打印出元素并跟上一個空格位置
            for (int i = low; i <= high; i++)
            {
                temp += arr[i] + " ";
            }
            return temp;
        }
        //重寫ToString方法，把數(shù)組所有的元素都打印出來
        public override string ToString()
        {
            return PrintSectionElements(0, arr.Length - 1);
        }
    }

以上，折半查找的目的是找到匹配元素在數(shù)組中的索引位置，為此，通過需查找元素和中間位置元素大小的比較，不斷地調(diào)整低點、高點和中間位置。另外，在C#中，1/2的結(jié)果是0。

客戶端。

    class Program
    {
        private static int key; //需查找元素
        private static int position;//匹配元素所在的位置
        static void Main(string[] args)
        {
            MyArray myArray = new MyArray(7);
            //把所有元素打印出來
            Console.WriteLine(myArray);
            Console.WriteLine("請輸入需要查找的元素或輸入-1退出 ");
            key = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine();
            while (key != -1)
            {
                //調(diào)用折半算法得出所需查找元素的位置
                position = myArray.HalfSearch(key);
                if (position == -1) //說明沒有找到需要匹配的元素
                {
                    Console.WriteLine("沒有找到元素{0}", key);
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("在{0}號位置查到元素{1}", position, key);
                }
                Console.WriteLine("請輸入需要查找的元素或輸入-1退出 ");
                key = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
                Console.WriteLine();
            }
        }
    }