Java實現二分查找BinarySearch算法
1、實現原理
二分查找針對的是一個有序的數據集合,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,針對有序數組 int[] a={9,10,11,12,13,14,15}; ,low和high表示數組查找的區(qū)間,mid 表示查找區(qū)間的中間元素。

2、代碼實現
明白二分查找的原理,代碼很容易明白了。如下代碼java實現
/**
* 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的數據,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的數據,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)間數組中間值,則 high=mid-1
high=mid-1;
}else {
//如果區(qū)間數組中間值是數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構,比如:數組。如果查找的數據是通過其他數據結構存儲的(如:鏈表),則無法應用二分查找。
二分查找算法針對數據必須是有序的。如果數據沒有序,我們需要先排序。
如果要處理的數據量很小,完全沒有必要用二分查找,順序遍歷就足夠了。
如果處理的數據量特別大,也不適合用二分查找,二分查找的底層需要依賴數組這種數據結構,而數組為了支持隨機訪問的特性,要求內存空間連續(xù),對內存的要求比較苛刻。比如,我們有 1GB 大小的數據,如果希望用數組來存儲,那就需要 1GB 的連續(xù)內存空間。
到此這篇關于Java實現二分查找BinarySearch算法的文章就介紹到這了,更多相關Java二分查找算法內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關文章
@TransactionalEventListener的使用和實現原理分析
這篇文章主要介紹了@TransactionalEventListener的使用和實現原理分析,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2021-12-12
java基于ConcurrentHashMap設計細粒度實現代碼
這篇文章主要介紹了java基于ConcurrentHashMap設計細粒度實現代碼,通過ConcurrentHashMap實現細粒度,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2021-10-10
IDEA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2023-09-09
springboot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2020-08-08
SpringBoot + openFeign實現遠程接口調用的過程
現在的微服務項目不少都使用的是springboot+spring cloud構建的項目,微服務之間的調用都離不開feign來進行遠程調用,這篇文章主要介紹了SpringBoot + openFeign實現遠程接口調用,需要的朋友可以參考下2022-11-11

