Swift中的二分查找:全面指南
Swift中的二分查找:全面指南
简介
二分查找是计算机科学中的经典算法,被广泛用于在已排序的数组中高效地搜索目标值。与线性查找逐个检查每个元素不同,二分查找不断将搜索区间减半,因此在处理大数据集时要快得多。
在这篇博客中,我们将探讨二分查找的基本原理,它在Swift中的实现,以及使其如此高效的底层概念。
理解二分查找
二分查找基于分治法的原理。以下是这个过程的逐步分解:
- 初始设置:从排序数组的开头(低位)和结尾(高位)各设置一个指针。
- 找到中间值:计算当前搜索区间的中间索引。
- 比较:将目标值与中间元素进行比较:
- 如果目标值等于中间元素,则搜索完成。
- 如果目标值小于中间元素,则将搜索区间缩小到左半部分。
- 如果目标值大于中间元素,则将搜索区间缩小到右半部分。
- 重复:重复步骤2和3,直到找到目标值或搜索区间为空。
Swift中的二分查找实现
以下是在Swift中实现二分查找的方法:
func binarySearch<T: Comparable>(_ array: [T], target: T) -> Int? {var low = 0var high = array.count - 1while low <= high {let mid = (low + high) / 2if array[mid] == target {return mid} else if array[mid] < target {low = mid + 1} else {high = mid - 1}}return nil
}
使用示例
让我们看看这个函数在一个示例中的工作方式:
let sortedArray = [1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19]
if let index = binarySearch(sortedArray, target: 7) {print("元素在索引 \(index) 处被找到")
} else {print("元素未找到")
}
复杂度分析
二分查找的时间复杂度是O(log n),其中n是数组中的元素数量。这种效率来自于每一步都将搜索区间减半。迭代版本的空间复杂度是O(1),因为它只使用了常量级的额外空间。
边界情况和考虑
- 空数组:如果数组为空,函数应立即返回
nil
。 - 不存在的元素:如果目标值不在数组中,函数应在耗尽搜索区间后返回
nil
。 - 重复元素:二分查找可以处理重复元素,但它将返回其中一个出现的位置,而不一定是第一个或最后一个。
结论
二分查找是一种高效的算法,适用于在排序数组中进行搜索,具有对数级时间复杂度。理解它的实现和行为对任何处理数据结构和算法的开发人员来说都是必不可少的。Swift的表达性语法使得在应用程序中实现和使用二分查找变得容易。
LeetCode (704. 二分查找)
题目描述
给定一个 n 个元素有序的(升序)整型数组 nums 和一个目标值 target ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1。
Swift Coding
class Solution {func search(_ nums: [Int], _ target: Int) -> Int {}
}
心得分析
- 核心是用
前后两个指针
控制搜索区间
, 然后通过比较中间值与 target 值来不断缩小区间; - 常见的错误思路是“试图仅通过一个指向中间值的指针来解决问题,不断调整 centerPoint 找到 target 值”, 很快你会发现 centerPoint 的位置很难计算,因为没有明确的
搜索区间
;
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AT车型完赛!6个赛段冠军!北京汽车再创“环塔”里程碑
6月1日,第二十届中国环塔国际拉力赛圆满落下帷幕,北京汽车车队全员顺利完赛,在9个赛段中斩获了6个赛段冠军,彰显出“越野世家”的先锋实力。备受关注的是,全新BJ40再创里程碑,成为环塔历史上首个完赛的自动挡车型,同时还助力车圈红人陈震首次参赛即摘得SS9赛段“金头盔”…...
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Python OCR 文字识别使用模型:读光-文字识别-行识别模型-中英-通用领域
介绍 什么是OCR? OCR是“Optical Character Recognition”的缩写,中文意为“光学字符识别”。它是一种技术,可以识别和转换打印在纸张或图像上的文字和字符为机器可处理的格式,如计算机文本文件。通过使用OCR技术,可…...
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15、Spring系统-AOP
ProxyFactory选择cglib或jdk动态代理原理 ProxyFactory在生成代理对象之前需要决定到底是使用JDK动态代理还是CGLIB技术: 代理对象创建过程 JdkDynamicAopProxy 在构造JdkDynamicAopProxy对象时,会先拿到被代理对象自己所实现的接口,并且…...
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深入解析 JSONPath:从入门到精通
码到三十五 : 个人主页 在数据处理和交换领域,JSON已经成为了一种广泛使用的数据格式, 如何有效地查询和操作这些数据也变得越来越重要。在这种情况下,JSONPath 应运而生,成为了一种在JSON数据中定位和提取信息的强大工…...