Java实现二分查找算法

1、前提:二分查找的前提是需要查找的数组必须是已排序的,我们这里的实现默认为升序

2、原理:将数组分为三部分,依次是中值(所谓的中值就是数组中间位置的那个值)前,中值,中值后;将要查找的值和数组的中值进行比较,若小于中值则在中值前面找,若大于中值则在中值后面找,等于中值时直接返回。然后依次是一个递归过程,将前半部分或者后半部分继续分解为三部分。可能描述得不是很清楚,若是不理解可以去网上找。从描述上就可以看出这个算法适合用递归来实现,可以用递归的都可以用循环来实现。所以我们的实现分为递归和循环两种,可以根据代码来理解算法

3、实现:代码如下

  1. package org.cyxl.algorithm.search;
  2. /**
  3.  * 二分查找
  4.  * @author cyxl
  5.  *
  6.  */
  7. public class BinarySearch {
  8.     private int rCount=0;
  9.     private int lCount=0;
  10.     /**
  11.      * 获取递归的次数
  12.      * @return
  13.      */
  14.     public int getrCount() {
  15.         return rCount;
  16.     }
  17.     /**
  18.      * 获取循环的次数
  19.      * @return
  20.      */
  21.     public int getlCount() {
  22.         return lCount;
  23.     }
  24.     /**
  25.      * 执行递归二分查找,返回第一次出现该值的位置
  26.      * @param sortedData    已排序的数组
  27.      * @param start         开始位置
  28.      * @param end           结束位置
  29.      * @param findValue     需要找的值
  30.      * @return              值在数组中的位置,从0开始。找不到返回-1
  31.      */
  32.     public int searchRecursive(int[] sortedData,int start,int end,int findValue)
  33.     {
  34.         rCount++;
  35.         if(start<=end)
  36.         {
  37.             //中间位置
  38.             int middle=(start+end)>>1;    //相当于(start+end)/2
  39.             //中值
  40.             int middleValue=sortedData[middle];
  41.             if(findValue==middleValue)
  42.             {
  43.                 //等于中值直接返回
  44.                 return middle;
  45.             }
  46.             else if(findValue<middleValue)
  47.             {
  48.                 //小于中值时在中值前面找
  49.                 return searchRecursive(sortedData,start,middle-1,findValue);
  50.             }
  51.             else
  52.             {
  53.                 //大于中值在中值后面找
  54.                 return searchRecursive(sortedData,middle+1,end,findValue);
  55.             }
  56.         }
  57.         else
  58.         {
  59.             //找不到
  60.             return -1;
  61.         }
  62.     }
  63.     /**
  64.      * 循环二分查找,返回第一次出现该值的位置
  65.      * @param sortedData    已排序的数组
  66.      * @param findValue     需要找的值
  67.      * @return              值在数组中的位置,从0开始。找不到返回-1
  68.      */
  69.     public int searchLoop(int[] sortedData,int findValue)
  70.     {
  71.         int start=0;
  72.         int end=sortedData.length-1;
  73.         while(start<=end)
  74.         {
  75.             lCount++;
  76.             //中间位置
  77.             int middle=(start+end)>>1;    //相当于(start+end)/2
  78.             //中值
  79.             int middleValue=sortedData[middle];
  80.             if(findValue==middleValue)
  81.             {
  82.                 //等于中值直接返回
  83.                 return middle;
  84.             }
  85.             else if(findValue<middleValue)
  86.             {
  87.                 //小于中值时在中值前面找
  88.                 end=middle-1;
  89.             }
  90.             else
  91.             {
  92.                 //大于中值在中值后面找
  93.                 start=middle+1;
  94.             }
  95.         }
  96.         //找不到
  97.         return -1;
  98.     }
  99. }

4、测试代码

  1. package org.cyxl.algorithm.search.test;
  2. import org.cyxl.algorithm.search.BinarySearch;
  3. import org.junit.Test;
  4. public class BinarySearchTest {
  5.     @Test
  6.     public void testSearch()
  7.     {
  8.         BinarySearch bs=new BinarySearch();
  9.         int[] sortedData={1,2,3,4,5,6,6,7,8,8,9,10};
  10.         int findValue=9;
  11.         int length=sortedData.length;
  12.         int pos=bs.searchRecursive(sortedData, 0, length-1, findValue);
  13.         System.out.println(“Recursice:”+findValue+” found in pos “+pos+”;count:”+bs.getrCount());
  14.         int pos2=bs.searchLoop(sortedData, findValue);
  15.         System.out.println(“Loop:”+findValue+” found in pos “+pos+”;count:”+bs.getlCount());
  16.     }
  17. }

5、总结:这种查找方式的使用场合为已排序的数组。可以发现递归和循环的次数是一样的

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