二分查找法基本原理和实践

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二分查找法基本原理和实践

2023-03-30 00:12| 来源: 网络整理| 查看: 265

概述

前面算法系列文章有写过分治算法基本原理和实践,对于分治算法主要是理解递归的过程。二分法是分治算法的一种,相比分治算法会简单很多,因为少了递归的存在。

在计算机科学中,二分查找算法(英语:binary search algorithm),也称折半搜索算法(英语:half-interval search algorithm)、对数搜索算法(英语:logarithmic search algorithm)[2],是一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。搜索过程从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是要查找的元素,则搜索过程结束;如果某一特定元素大于或者小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组为空,则代表找不到。这种搜索算法每一次比较都使搜索范围缩小一半。

二分查找算法在情况下的复杂度是对数时间。二分查找算法使用常数空间,无论对任何大小的输入数据,算法使用的空间都是一样的。除非输入数据数量很少,否则二分查找算法比线性搜索更快,但数组必须事先被排序。尽管特定的、为了快速搜索而设计的数据结构更有效(比如哈希表),二分查找算法应用面更广。

二分查找算法有许多中变种。比如分散层叠可以提升在多个数组中对同一个数值的搜索。分散层叠有效的解决了计算几何学和其他领域的许多搜索问题。指数搜索将二分查找算法拓宽到无边界的列表。二叉搜索树和B树数据结构就是基于二分查找算法的。

入门 demo 

对二分法的概念了解后,下面来看一道示例:

153. 寻找旋转排序数组中的最小值

已知一个长度为 n 的数组,预先按照升序排列,经由 1 到 n 次 旋转 后,得到输入数组。例如,原数组 nums = [0,1,2,4,5,6,7] 在变化后可能得到:若旋转 4 次,则可以得到 [4,5,6,7,0,1,2]若旋转 7 次,则可以得到 [0,1,2,4,5,6,7]注意,数组 [a[0], a[1], a[2], ..., a[n-1]] 旋转一次 的结果为数组 [a[n-1], a[0], a[1], a[2], ..., a[n-2]] 。

给你一个元素值 互不相同 的数组 nums ,它原来是一个升序排列的数组,并按上述情形进行了多次旋转。请你找出并返回数组中的最小元素 。

示例 1:

输入:nums = [3,4,5,1,2]输出:1解释:原数组为 [1,2,3,4,5] ,旋转 3 次得到输入数组。

示例 2:

输入:nums = [4,5,6,7,0,1,2]输出:0解释:原数组为 [0,1,2,4,5,6,7] ,旋转 4 次得到输入数组。

示例 3:

输入:nums = [11,13,15,17]

输出:11

解释:原数组为 [11,13,15,17] ,旋转 4 次得到输入数组。 

提示:

n == nums.length1 nums[right]) { left = right; } else { right = right-1; } } return nums[left]; } }

当你看到这段代码后,你懵逼了,这还是二分法嘛,分析下来这么复杂。

那我们来看下官方给的代码:

class Solution { public int findMin(int[] nums) { int low = 0; int high = nums.length - 1; while (low


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