数据结构和算法之二分法查找
二分法查找,也称作二分查找或折半查找,是一种在有序数组中快速查找特定元素的算法。它采用分治法思想,通过将问题划分为规模更小的子问题,并且通过对子问题的查找来解决原问题。
二分法查找的思路是不断地将数组一分为二,然后判断目标值在哪一部分,进而在该部分继续进行二分查找。具体步骤如下:
- 首先,设置左边界
left为0,右边界right为数组的长度减1。 - 然后,计算中间值
mid为左边界与右边界的平均值,并取整。 - 接着,比较中间值
arr[mid]与目标值target的大小。如果相等,则返回索引mid。 - 如果
arr[mid]大于target,说明目标值在左半部分,将右边界right更新为mid-1。 - 如果
arr[mid]小于target,说明目标值在右半部分,将左边界left更新为mid+1。 - 重复步骤2至5,直到左边界大于右边界,表示数组中无目标值,返回-1。
说明:
- 开始时,初始化左指针l指向数组的首元素,右指针r指向数组的尾元素。
- 判断左指针l是否大于右指针r,如果是则表示没有找到目标值,结束查找。
- 每次都取左指针l和右指针r中间的元素作为中间值。
- 判断中间值是否等于目标值,如果是则表示找到目标值,结束查找。
- 如果中间值大于目标值,说明目标值在左半部分,更新右指针r为中间值的前一个位置,继续查找。
- 如果中间值小于目标值,说明目标值在右半部分,更新左指针l为中间值的后一个位置,继续查找。
- 继续进行以上步骤,直到找到目标值或者确定没有目标值。
示例代码:
function binarySearch(arr, target) {let left = 0; // 定义左边界指针为数组的起始位置let right = arr.length - 1; // 定义右边界指针为数组的末尾位置while (left <= right) { // 当左边界指针小于等于右边界指针时执行循环let mid = Math.floor((left + right) / 2); // 计算中间元素的位置,向下取整if (arr[mid] === target) { // 如果中间元素等于目标值return mid; // 返回中间元素的位置} else if (arr[mid] < target) { // 如果中间元素小于目标值left = mid + 1; // 移动左边界指针到中间元素的下一个位置} else { // 如果中间元素大于目标值right = mid - 1; // 移动右边界指针到中间元素的前一个位置}}return -1; // 如果循环结束仍未找到目标值,则返回-1
}// 示例使用
let arr = [1, 3, 5, 7, 9];
let target = 5;let result = binarySearch(arr, target);
console.log(result); // 输出 2
在上面的示例中,提供了一个有序数组 arr 和目标值 target,然后调用 binarySearch 函数进行二分查找。最后输出的结果为目标值在数组中的索引,如果不存在则返回-1。
| 左边界指针 | 右边界指针 | 中间元素位置 | 中间元素值 | 目标值 | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 4 | 2 | 5 | 5 | 2 |
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