1.1.10 从二分查找BinarySearch开启算法学习之路---《java算法第四版》

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0.前言

• 最近才开始学算法，学习的材料是《算法 第四版》java语言描述，我会在接下来的学习中运用以下步骤学习记录，望广大读者朋友能够喜欢，也请多多提提意见。
• 首先我会说明这个算法提供了什么功能，拿来干嘛的，然后我会列几个例子来加深对这种算法的理解和应用，每个例子我都会进行实现原理的描述，有图有真相，还有它的代码，代码也会有注释分析，最后性能分析
• 最近才刚学，所以后期我还会写性能分析，实际应用等，将书中的精华都总结下来，同时后期我也会刷题leetcode，将刷到的题目分类，会重新加入到各篇文章的例子中,初步估计会是以链接的方式载入。

1.功能

• 其实功能不必说什么，名字已经能说明一切，就是查找功能，从海量的数据中查找你想要的数据。

2.示例

有两个名单tinyW.txt和tinyT.txt，将tinyT.txt名单中不在tinyW.txt的数据打印出来

① 实现原理

• 算法是由静态方法rank()实现的，它接受一个整数键key和一个已经有序的int数组作为参数。 如果该键存在于数组中则返回它的索引，否则返回-1。
• 算法使用两个变量1o和hi,并保证如果键在数组中则它一定在a[lo…hi]中，然后方法进入一个循环，不断将数组的中间键(索引为mid)和被查找的键比较。
• 如果被查找的键等于a[mid]，返回mid;否则算法就将查找范围缩小一半，如果被查找的键小于a[mid]就继续在左半边查找，如果被查找的键大于a[mid]就继续在右半边查找。算法找到被查找的键或是查找范围为空时该过程结束。
• 实现图解：

② 实现代码

package Chapter1.Section11.cs1110;

import edu.princeton.cs.algs4.In;
import edu.princeton.cs.algs4.StdIn;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;

import java.util.Arrays;

public class BinarySearch {

    /**
     * This class should not be instantiated.
     */
    private BinarySearch() {
    }

    // 查询key是否在数组a中，在就返回mid索引，不在就返回-1.
    public static int indexOf(int[] a, int key) {
        int lo = 0;
        int hi = a.length - 1;
        while (lo <= hi) {
            int mid = lo + (hi - lo) / 2;
            if (key < a[mid]) hi = mid - 1;
            else if (key > a[mid]) lo = mid + 1;
            else return mid;
        }
        return -1;
    }

    //个人感觉没有必要，这里只是传递了一下，不知道作者是怎么想的
    public static int rank(int key, int[] a) {
        return indexOf(a, key);
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 从文件中读取数据
        In in = new In(args[0]);
        //这里有几个打印语句，我就是好奇想知道它存的是啥
        System.out.println("in：" + in.toString());
        System.out.println("in对象的内容：" + Arrays.toString(args));
        int[] whitelist = in.readAllInts();
        System.out.println("whitelist：" + whitelist.toString());
        System.out.println("whitelist数组未排序：" + Arrays.toString(whitelist));
        //排序数组
        Arrays.sort(whitelist);
        System.out.println("whitelist数组已排序：" + Arrays.toString(whitelist));
        // read integer key from standard input; print if not in whitelist
        while (!StdIn.isEmpty()) {
            int key = StdIn.readInt();
            //这里只是想看一下key是什么。标准输入的数据是啥
            System.out.print(key + ",");
            if (rank(key, whitelist) == -1)
                //这里我改了一下，*x*即为tinyT.txt中不再tinyW.txt中的数据
                StdOut.print("*" + key + "*,");
        }
    }
}

③ 性能分析

• 二分查找快是因为它只需检查很少几个条目(相对于数组的大小)就能够找到目标元素( 或者确认目标元素不存在)。
• 这里先简单描述一下，性能分析还没学，后期补充进来

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参考：《java算法第四版》