如何用Python语言实现二分查找

二分查找:

度娘给的解释:二分查找也称折半查找(Binary Search),它是一种效率较高的查找方法。但是,折半查找要求线性表必须采用顺序存储结构,而且表中元素按关键字有序排列。
在对一个集合进行二分查找之前,需要保证的是指容器中的数据是按照有序排列的,这个是硬性要求,因为要是数据不是按照顺序排列,会导致我们无法有效的根据折半之后的数据比较,确定需要查找的数据所在的究竟是哪一半区域。
举一个比较形象的例子:假设你去酒店开房间,你到达你去的楼层之后,楼梯出来之后首先你会看到一个房间号,你会直接根据房间号的大小,确定你是需要左转还是右转,这个前提就是需要房间号是按照顺序布置的,要是没有按照顺序,假设一个没有房间号码的主题酒店,房间门上只有对应房间的装饰主题,那估计你只能干着急了。

代码实现:

def binary_search(num, list):
low = 0
high = len(list) - 1
while (low <= high):
    middle = (low + high) // 2
    if list[middle] > num:
        high = middle - 1
    elif list[middle] < num:
        low = middle + 1
    else:
        return middle


if __name__ == '__main__':
    list = [1,2,3,4,5,6,7,8]
    num = 1
    location = binary_search(num, list)
    print(location)

代码解释:

1.首先定义的两个值,目的是为了能够获取到查找数据的中间项,因为数据在列表中的存储是采用的按照索引存储的,因此我习惯上是按照索引来定义。

2.middle值的获取思想是取余,或许有人会问,这个取法会不会导致数据的丢失呢?
还有一个问题是这会不会导致数据的第一个数据和最后一个数据能否取到呢?

数据查找的过程中自然是不会导致数据丢失的,这个查找的过程第一步是从中间项开始的 ,但是我们要如何去判定这个集合的数据的奇偶呢,一旦在执行的过程中,缩小数据范围,索引值为奇数呢,就会导致列表按照一个浮点类型的去查找,自然是会产生异常。

接下来是如何获取到查找到的数据是第一个数据呢?

我们假设我们的查找数据是第一个数据,就是我们在这个循环中我们需要一直执行往小的索引上取值,因为我们在折中取值了之后,会直接有索引加减的过程,我们假设最后这个值称为了1,此时while条件依然成立,接下来依旧会继续取余操作,取余结果就是0,然后复制给middle,然后接下来进入else条件,然后输出。

接下来解释一个重点,为什么在代码中要进行加减1操作呢?

加减操作的目的就是完成取端点值,因为取余操作,能取到前一个索引值,但是不能每次都能取值到后面的,什么意思呢,假设代码中的low和high分别是6,8.然后middle是7,然后不进行加1操作,就是low的为7,然后折中之后还是7,代码就进入死循环。

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