Java實現(xiàn)二分查找BinarySearch算法
1、實現(xiàn)原理
二分查找針對的是一個有序的數(shù)據(jù)集合,每次都通過跟區(qū)間的中間元素對比,將待查找的區(qū)間縮小為之前的一半,直到找到要查找的元素,或者區(qū)間被縮小為 0。
如下是二分查找算法的查找過程,針對有序數(shù)組 int[] a={9,10,11,12,13,14,15}; ,low和high表示數(shù)組查找的區(qū)間,mid 表示查找區(qū)間的中間元素。
2、代碼實現(xiàn)
明白二分查找的原理,代碼很容易明白了。如下代碼java實現(xiàn)
/** * 簡單二分查找 * @param arr * @param value * @return */ public static int bSeaarch(int[] arr,int value){ int low=0; int high=arr.length-1; while (low<=high){ int mid=low+((high-low)>>1); if (value==arr[mid]){ return mid; }else if (value>arr[mid]){ low=mid+1; }else { high=mid-1; } } return -1; }
3、二分查找常見的變體
對于上面“值等于給定值”的二分查找在實際中用到的情況不多,二分查找更適合用在“近似”查找問題,在這類問題上,二分查找的優(yōu)勢更加明顯,比如以下幾種變體。
3.1、查找第一個值等于給定值的元素
數(shù)組 int[] a={9,10,12,12,12,13,15}; 中有重復的值,我們希望查找第一個等于 12的數(shù)據(jù),也就是下標是 2 的元素。
/** * 查找第一個值等于給定值的元素 * @param arr * @param value * @return */ public static int bSeaarch2(int[] arr,int value){ int low=0; int high=arr.length-1; while (low<=high){ int mid=low+((high-low)>>1); //如果給定的值大于區(qū)間中間元素 if (value>arr[mid]){ low=mid+1; }else if (value<arr[mid]){ //如果給定的值大于區(qū)間中間元素 high=mid-1; }else{ //如果給定的值等于區(qū)間中間元素 //當前中間元素為第一個或者中間元素的前一個不等于給定值,則當前元素就是要查找第一個值 if (mid==0||arr[mid-1]!=value){ return mid; }else { high=mid-1; } } } return -1; }
3.2、查找最后一個值等于給定元素
數(shù)組 int[] a={9,10,12,12,12,13,15}; 中有重復的值,我們希望查找最后一個等于 12的數(shù)據(jù),也就是下標是 4 的元素。
/** * 查找最后一個值等于給定元素 * @param arr * @param value * @return */ public static int bseaarch3(int[] arr,int value){ int low=0; int high=arr.length-1; while (low<=high){ int mid=low+((high-low)>>1); //如果跟定的值大于區(qū)間數(shù)組中間值,則 low=mid+1 if (value>arr[mid]){ low=mid+1; }else if (value<arr[mid]){ //如果跟定的值小于區(qū)間數(shù)組中間值,則 high=mid-1 high=mid-1; }else { //如果區(qū)間數(shù)組中間值是數(shù)組最后一個元素或者中間值的下一個元素不等于給定值,返回當前mid索引 if ((mid==arr.length-1)||(arr[mid+1]!=value)) { return mid; }else { //繼續(xù)在下一區(qū)間查找 low=mid+1; } } } return -1; }
3.3、查找最后一個大于等于給定值的元素
數(shù)組 int[] a={9,10,12,13,14,15,16}; 中重復的值,我們希望查找最后一個大于等于12元素的索引,也就是下標是6 。
/** * 查找第一個大于等于給定值的元素 * @param arr * @param value * @return */ public static int bsearch4(int[] arr,int value){ int low=0; int high=arr.length-1; while (low<=high){ int mid=low+((high-low)>>1); //如區(qū)間元素中間值大于等于給定元素 if (arr[mid]>=value){ // 如區(qū)間元素是數(shù)組第一個元素或者下一個元素小于給定值,則當前索引滿足條件 if (mid==0||arr[mid-1]<value){ return mid; }else { //不滿足上面條件,繼續(xù)循環(huán) high=mid-1; } }else { low=mid+1; } } return -1; }
3.4、查找最后一個小于于等于給定值的元素
數(shù)組 int[] a={9,10,12,13,14,15,16}; 中重復的值,我們希望查找最后一個小于等于10元素的索引,也就是下標是0 。
/** * 查找最后一個小于于等于給定值的元素 `int[] a={9,10,12,13,14,15,16} * @param arr * @param value * @return */ public static int bsearch6(int[] arr,int value){ int low=0; int high=arr.length-1; while (low<=high){ int mid=low+((high-low)>>1); if (arr[mid]>value){ high=mid-1; }else { if ((mid==arr.length-1)||(arr[mid+1]>value)) { return mid; }else { low=mid+1; } } } return -1; }
4、二分查找算法的局限性
二分查找算法需要按照下標隨機訪問元素,所以二分查找算法依賴順序表結(jié)構(gòu),比如:數(shù)組。如果查找的數(shù)據(jù)是通過其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲的(如:鏈表),則無法應(yīng)用二分查找。
二分查找算法針對數(shù)據(jù)必須是有序的。如果數(shù)據(jù)沒有序,我們需要先排序。
如果要處理的數(shù)據(jù)量很小,完全沒有必要用二分查找,順序遍歷就足夠了。
如果處理的數(shù)據(jù)量特別大,也不適合用二分查找,二分查找的底層需要依賴數(shù)組這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),而數(shù)組為了支持隨機訪問的特性,要求內(nèi)存空間連續(xù),對內(nèi)存的要求比較苛刻。比如,我們有 1GB 大小的數(shù)據(jù),如果希望用數(shù)組來存儲,那就需要 1GB 的連續(xù)內(nèi)存空間。
到此這篇關(guān)于Java實現(xiàn)二分查找BinarySearch算法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java二分查找算法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關(guān)文章
@TransactionalEventListener的使用和實現(xiàn)原理分析
這篇文章主要介紹了@TransactionalEventListener的使用和實現(xiàn)原理分析,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2021-12-12java基于ConcurrentHashMap設(shè)計細粒度實現(xiàn)代碼
這篇文章主要介紹了java基于ConcurrentHashMap設(shè)計細粒度實現(xiàn)代碼,通過ConcurrentHashMap實現(xiàn)細粒度,具有一定參考價值,需要的朋友可以了解。2017-10-10解決啟用 Spring-Cloud-OpenFeign 配置可刷新項目無法啟動的問題
這篇文章主要介紹了解決啟用 Spring-Cloud-OpenFeign 配置可刷新項目無法啟動的問題,本文重點給大家介紹Spring-Cloud-OpenFeign的原理及問題解決方法,需要的朋友可以參考下2021-10-10IDEA中的Run/Debug Configurations各項解讀
這篇文章主要介紹了IDEA中的Run/Debug Configurations各項解讀,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2023-09-09springboot啟動腳本start.sh和停止腳本 stop.sh的詳細教程
這篇文章主要介紹了springboot啟動腳本start.sh和停止腳本 stop.sh的詳細教程,本文給大家介紹的非常詳細,對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2020-08-08SpringBoot + openFeign實現(xiàn)遠程接口調(diào)用的過程
現(xiàn)在的微服務(wù)項目不少都使用的是springboot+spring cloud構(gòu)建的項目,微服務(wù)之間的調(diào)用都離不開feign來進行遠程調(diào)用,這篇文章主要介紹了SpringBoot + openFeign實現(xiàn)遠程接口調(diào)用,需要的朋友可以參考下2022-11-11