java二分法学习笔记

算法很强大。好的算法可以实现很多功能的自动化,优化代码。

现在流行的大数据算法,机器学习算法等都是非常看好的体现。

下面简单介绍一下java的2分查找算法

实现过程

假如有一组数为3,12,24,36,55,68,75,88要查给定的值24.可设三个变量front,mid,end分别指向数据的上界,中间和下界,mid=(front+end)/2.  

1.开始令front=0(指向3),end=7(指向88),则mid=3(指向36)。因为mid>x,故应在前半段中查找。
2.令新的end=mid-1=2,而front=0不变,则新的mid=1。此时x>mid,故确定应在后半段中查找。
3.令新的front=mid+1=2,而end=2不变,则新的mid=2,此时a[mid]=x,查找成功。如果要查找的数不是数列中的数,例如x=25,当第三次判断时,x>a[mid],按以上规律,令front=mid+1,即front=3,出现front>end的情况,表示查找不成功。

 

例:在有序的有N个元素的数组中查找用户输进去的数据x。算法如下:

1.确定查找范围front=0,end=N-1,计算中项mid=(front+end)/2。

2.若a[mid]=x或front>=end,则结束查找;否则,向下继续。

3.若a[mid]<x,说明待查找的元素值只可能在比中项元素大的范围内,则把mid+1的值赋给front,并重新计算mid,转去执行步骤2;若a[mid]>x,说明待查找的元素值只可能在比中项元素小的范围内,则把mid-1的值赋给end,并重新计算mid,转去执行步骤2。

 

[一维数组,折半查找]2算法复杂度分析

 时间复杂度

  1.最坏情况查找最后一个元素(或者第一个元素)Master定理T(n)=T(n/2)+O(1)所以T(n)=O(logn)
  2.最好情况查找中间元素O(1)查找的元素即为中间元素(奇数长度数列的正中间,偶数长度数列的中间靠左的元素)

空间复杂度:

  S(n)=n

代码实现过程

public  class  BinarySearch {
 
     // 查找次数
     static  int  count;
     public  static  void  main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         int [] array = {  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  };
 
         System.out.println(searchRecursive(array,  0 , array.length -  1 9 ));
         System.out.println(count);
         count =  0 ;
         System.out.println(searchLoop(array,  9 ));
         System.out.println(count);
     }
 
     /**
      * 执行递归二分查找,返回第一次出现该值的位置
      *
      * @param array
      *            已排序的数组
      * @param start
      *            开始位置
      * @param end
      *            结束位置
      * @param findValue
      *            需要找的值
      * @return 值在数组中的位置,从0开始。找不到返回-1
      */
     public  static  int  searchRecursive( int [] array,  int  start,  int  end,
             int  findValue) {
         // 如果数组为空,直接返回-1,即查找失败
         if  (array ==  null ) {
             return  - 1 ;
         }
         count++;
         if  (start <= end) {
             // 中间位置
             int  middle = (start + end) /  1 ;
             // 中值
             int  middleValue = array[middle];
 
             if  (findValue == middleValue) {
                 // 等于中值直接返回
                 return  middle;
             else  if  (findValue < middleValue) {
                 // 小于中值时在中值前面找
                 return  searchRecursive(array, start, middle -  1 , findValue);
             else  {
                 // 大于中值在中值后面找
                 return  searchRecursive(array, middle +  1 , end, findValue);
             }
         else  {
             // 返回-1,即查找失败
             return  - 1 ;
         }
     }
 
     /**
      * 循环二分查找,返回第一次出现该值的位置
      *
      * @param array
      *            已排序的数组
      * @param findValue
      *            需要找的值
      * @return 值在数组中的位置,从0开始。找不到返回-1
      */
     public  static  int  searchLoop( int [] array,  int  findValue) {
         // 如果数组为空,直接返回-1,即查找失败
         if  (array ==  null ) {
             return  - 1 ;
         }
 
         // 起始位置
         int  start =  0 ;
 
         // 结束位置
         int  end = array.length -  1 ;
 
         while  (start <= end) {
             count++;
             // 中间位置
             int  middle = (start + end) /  2 ;
             // 中值
             int  middleValue = array[middle];
 
             if  (findValue == middleValue) {
                 // 等于中值直接返回
                 return  middle;
             else  if  (findValue < middleValue) {
                 // 小于中值时在中值前面找
                 end = middle -  1 ;
             else  {
                 // 大于中值在中值后面找
                 start = middle +  1 ;
             }
         }
         // 返回-1,即查找失败
         return  - 1 ;
     }
}
学习算法很重要,也很有意思。好好研究。

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