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如何使用java实现二分查找

发布时间:2021-09-27 13:37:02 来源:亿速云 阅读:104 作者:小新 栏目:开发技术

这篇文章将为大家详细讲解有关如何使用java实现二分查找,小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

    1、二分查找算法思想

    有序的序列,每次都是以序列的中间位置的数来与待查找的关键字进行比较,每次缩小一半的查找范围,直到匹配成功。

    一个情景:将表中间位置记录的关键字与查找关键字比较,如果两者相等,则查找成功;否则利用中间位置记录将表分成前、后两个子表,如果中间位置记录的关键字大于查找关键字,则进一步查找前一子表,否则进一步查找后一子表。重复以上过程,直到找到满足条件的记录,使查找成功,或直到子表不存在为止,此时查找不成功。

    2、二分查找图示说明

    图片来源百度图片:

    如何使用java实现二分查找

    3、二分查找优缺点

    优点:

    比较次数少,查找速度快,平均性能好;

    缺点:

    是要求待查表为有序表,且插入删除困难。

    因此,折半查找方法适用于不经常变动而查找频繁的有序列表。

    使用条件:

    查找序列是顺序结构,有序。

    3、java代码实现

    3.1 使用递归实现

    /**
      * 使用递归的二分查找
      *title:recursionBinarySearch
      *@param arr 有序数组
      *@param key 待查找关键字
      *@return 找到的位置
      */
     public static int recursionBinarySearch(int[] arr,int key,int low,int high){
      
      if(key < arr[low] || key > arr[high] || low > high){
       return -1;    
      }
      
      int middle = (low + high) / 2;   //初始中间位置
      if(arr[middle] > key){
       //比关键字大则关键字在左区域
       return recursionBinarySearch(arr, key, low, middle - 1);
      }else if(arr[middle] < key){
       //比关键字小则关键字在右区域
       return recursionBinarySearch(arr, key, middle + 1, high);
      }else {
       return middle;
      } 
      
     }

    3.1 不使用递归实现(while循环)

     /**
      * 不使用递归的二分查找
      *title:commonBinarySearch
      *@param arr
      *@param key
      *@return 关键字位置
      */
     public static int commonBinarySearch(int[] arr,int key){
      int low = 0;
      int high = arr.length - 1;
      int middle = 0;   //定义middle
      
      if(key < arr[low] || key > arr[high] || low > high){
       return -1;    
      }
      
      while(low <= high){
       middle = (low + high) / 2;
       if(arr[middle] > key){
        //比关键字大则关键字在左区域
        high = middle - 1;
       }else if(arr[middle] < key){
        //比关键字小则关键字在右区域
        low = middle + 1;
       }else{
        return middle;
       }
      }
      
      return -1;  //最后仍然没有找到,则返回-1
     }

    3.3 测试

    测试代码:

     public static void main(String[] args) {
     
      int[] arr = {1,3,5,7,9,11};
      int key = 4;
      //int position = recursionBinarySearch(arr,key,0,arr.length - 1);
      
      int position = commonBinarySearch(arr, key);
     
                   if(position == -1){
       System.out.println("查找的是"+key+",序列中没有该数!");
      }else{
       System.out.println("查找的是"+key+",找到位置为:"+position);
      }
      
     }

    recursionBinarySearch()的测试:key分别为0,9,10,15的查找结果

    查找的是0,序列中没有该数!
     
    查找的是9,找到位置为:4
     
    查找的是10,序列中没有该数!
     
    查找的是15,序列中没有该数!

    commonBinarySearch()的测试:key分别为-1,5,6,20的查找结果

    查找的是-1,序列中没有该数!
     
    查找的是5,找到位置为:2
     
    查找的是6,序列中没有该数!
     
    查找的是20,序列中没有该数!

    4、时间复杂度

    采用的是分治策略

    最坏的情况下两种方式时间复杂度一样:O(log2 N)

    如何使用java实现二分查找

    最好情况下为O(1)

    5、空间复杂度

    算法的空间复杂度并不是计算实际占用的空间,而是计算整个算法的辅助空间单元的个数

    非递归方式:
    由于辅助空间是常数级别的所以:空间复杂度是O(1);

    递归方式:递归的次数和深度都是log2 N,每次所需要的辅助空间都是常数级别的:

    空间复杂度:O(log2N )

    关于“如何使用java实现二分查找”这篇文章就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,使各位可以学到更多知识,如果觉得文章不错,请把它分享出去让更多的人看到。

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