关于Collections.binarySearch二分查找结果不符合预期（为负数）的探究

转自https://blog.csdn.net/weixin_41463193/article/details/88653065

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前言

正文

总结

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前言

今天学习到辅助工具类Collections的使用（注意Collection和Collections的区别，前者是一个接口，后者是一个工具类，可以帮助我们对集合进行排序或者查找等操作），Collections中有一个二分查找方法，在使用binarySearch()时，遇到了一些问题，通过查询资料了解到问题的原因，写一篇博客记录一下。

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正文

这里直接使用ArrayList新建一个list对象，并向其添加0~9十个元素，然后使用shuffle()打乱一次顺序后，进行二分查找

package cn.hertter.collection;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
 
public class TestCollections {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
     
            list.add(i);
        }
        
        System.out.println("原始的顺序：" + list);
        
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println("打乱后顺序：" + list);
        
        System.out.println("二分查找20：" + Collections.binarySearch(list, 20));
        System.out.println("二分查找2：" + Collections.binarySearch(list, 2));
        
    }
}
 

 

结果很让我意外，20查不到很正常，但是返回的不是-1而是-11，且连2也查不到。

 

还是不敢相信，就又重新运行了一遍。

此时查找20的结果还是返回了-11，但是查找2却返回了-2。

 

莫非，跟顺序有关系？突然想到之前学习的数据结构中，二分查找是有前提条件的！

二分查找必须在有序条件下，才能进行，否则会出错。

我尝试着把集合排一次序再来运行看看，即加上了Collections.sort(list);这一句代码并打印查看。

最终代码变成如下所示：

package cn.hertter.collection;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
 
public class TestCollections {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
     
            list.add(i);
        }
        
        System.out.println("原始的顺序：" + list);
        
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println("打乱后顺序：" + list);
        
        Collections.sort(list);
        System.out.println("进行排序后：" + list);
        
        System.out.println("二分查找20：" + Collections.binarySearch(list, 20));
        System.out.println("二分查找2：" + Collections.binarySearch(list, 2));
        
    }
}
 

 

此时的结果有了变化！2查找到了！

但是又有一个新的问题：为什么查找20时，返回的不是-1而是-11呢？

 

带着这个疑问，我去查看了binarySearch的源码，如下所示:

 

其中还没看到具体的查找源码，我又查看了红圈中的源码，如下所示：

 

大家注意看！其中红圈的部分，返回的是-(low + 1)，我们模拟编译器进行一次编译看看！！

 

模拟编译：

第一次查找时：

    low = 0，high = 10 -1 = 9，mid = (9 + 0) / 2 = 4，这里的>>>1，就是除以2的意思

    cmp是根据mid与key（这里是我们要查找的20）进行对比

•     若mid
•     若mid>key，则返回1；
•     若mid=key，则返回0

    因为4 < 20，所以这里的cmp等于-1。

第一次查找之后，low改变为5，下图可以帮助你们更好的理解。

 

第二次查找时：

low = 5，high依然为9，mid = (9 + 5) / 2 = 7   

因为7 < 20，所以这里的cmp等于-1。

第二次查找之后，low改变为8，过程如下图所示。

 

第三次查找时：

low = 8，high依然为9，mid = (9 + 8) / 2 = 8   

因为8 < 20，所以这里的cmp等于-1。

第三次查找之后，low改变为9，过程如下图所示。

 

此时low仍然≤high，循环继续

第四次查找时：

low = 9，high依然为9，mid = (9 + 9) / 2 = 9   

因为9 < 20，所以这里的cmp等于-1。

第四次查找之后，low改变为10，循环结束！，过程如下图所示。

 

此时，执行到最后一句，即return -(low + 1);

返回-(10 + 1)，即返回-11，也正是我们之前查询的结果！

原来查询不到时不一定返回-1！就像这里面一样，返回的是-11！！！

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总结

在学习的过程中，可能会有惯性思维，即若查询不到结果，则返回-1，但是通过今天的探究，发现其实不然。

遇到具体问题需要具体分析，不能形成定性思维！

之前博主以为对二分查找比较熟悉了，但是今天还是遇到了问题，说到底还是基础掌握的不扎实！！！

因此，在今后的学习当中，需要不断巩固一下之前学习的知识，尽量避免在同一个坑中栽了多次！！！