只有10%程序员能正确实现二分查找算法

　　有一些讲编程的图书，我会从头到尾、一字不落地反复研读；还有一些讲编程的图书，我已经看过好几遍了，但每次差不多都是只看其中的一章。乔恩·本特利（Jon Bentley）1986年的经典名著《编程珠玑》（Programming Pearls）则是少数几本能同时归入上述两类的编程图书之一。

　　我打算最近再专门写一篇关于这本书的文章，但今天我只想就这本书中的几段话谈谈自己的想法。这几段内容有点骇人听闻。

　　只有10%的程序员可以写出二分查找

　　每次翻开《编程珠玑》，我都会先看一看下面这几段文字：

二分查找可以解决（预排序数组的查找）问题：只要数组中包含T（即要查找的值），那么通过不断缩小包含T的范围，最终就可以找到它。一开始，范围覆盖整个数组。将数组的中间项与T进行比较，可以排除一半元素，范围缩小一半。就这样反复比较，反复缩小范围，最终就会在数组中找到T，或者确定原以为T所在的范围实际为空。对于包含N个元素的表，整个查找过程大约要经过log(2)N次比较。

多数程序员都觉得只要理解了上面的描述，写出代码就不难了；但事实并非如此。如果你不认同这一点，最好的办法就是放下书本，自己动手写一写。试试吧。

我在贝尔实验室和IBM的时候都出过这道考题。那些专业的程序员有几个小时的时间，可以用他们选择的语言把上面的描述写出来；写出高级伪代码也可以。考试结束后，差不多所有程序员都认为自己写出了正确的程序。于是，我们花了半个钟头来看他们编写的代码经过测试用例验证的结果。几次课，一百多人的结果相差无几：90%的程序员写的程序中有bug（我并不认为没有bug的代码就正确）。

我很惊讶：在足够的时间内，只有大约10%的专业程序员可以把这个小程序写对。但写不对这个小程序的还不止这些人：高德纳在《计算机程序设计的艺术 第3卷排序和查找》第6.2.1节的“历史与参考文献”部分指出，虽然早在1946年就有人将二分查找的方法公诸于世，但直到1962年才有人写出没有bug的二分查找程序。

——乔恩·本特利，《编程珠玑（第1版）》第35-36页

　　几个小时！90%！老兄，严肃点！难道这还不够骇人听闻吗？

　　之所以想看这本书的第2版，原因之一就是想看看这几段文字有没有修订过，看看从1986年到1999年出第2版，这个数字有没有变化。直觉告诉我，这个数字一定向好的方向变化了，事物都是向好的方向发展的嘛。但理性却告诉我，在一个程序员把更多的时间都花在摆弄库上，而不是编写实际代码的时代，重现核心算法的能力即使有也一定会弱化。别忘了，本特利提到的那些家伙可都不是等闲之辈，他们都是贝尔实验室和IBM的专业人员。所以，我们有理由相信他们的成绩实际上已经是最好的了。

　　好，下面就做一个二分查找的测验

　　我跟你一样（如果你是这么想的），想马上就试一试。（好啦，不是马上。先看完这篇文章！）我相信看这篇文章的人都知道什么是二分查找算法，即使你不知道，上面引用的本特利的描述也应该够了。请你打开编辑器，编写一个二分查找例程。什么时候觉得没有任何问题了，保留那个版本。然后测试，然后通过在下面留言的方式告诉我你是不是第一次就做对了。我们肯定能打破本特利10%的纪录吗？

规则如下。

1.使用你喜欢的任何编程语言。

2.不要剪切粘贴或以任何方式复制别人的代码。甚至在你写完之前，都不要参考其他的二分查找代码。

3.甚至于我不得不强调，别调用bsearch()，或使用其他瞒天过海的手法

4.时间自己来定：5分钟不短——只要你能保证写完写对；8小时不长——只要你愿意（而且有那么多闲工夫）。

5.可以使用编译器消除一些无意识的错误，如语法错误或变量初始化失败，但……

6.在确定程序正确之前不要测试。

7.最后，也是最重要的：如果决定参与这次测验，就必须报告。成功也好，失败也罢，甚至半途而废也要给我个话儿。否则，就无法保证测验结果的准确性了。

（考虑到这只是一次测验，可以忽略计算索引时导致的数值溢出。这里描述了相应的情形，但打算参加这次测验的人在编完程序之前不要看，因为那篇文章里包含一个正确的二分查找的实现，对自己能力有自信的朋友一定是不屑为之的。）

　　如果你的代码经验证确实正确，那么如果你愿意的话，欢迎你在留言里贴出自己的代码。不过，假如你这样做了，而后来的留言给你挑出了bug，请你一定想好怎样为维护自己的形象而自圆其说

　　更酷的玩法：对于那些信心十足的人，如果你真敢肯定自己的程序没有问题，可以先把代码贴在留言里，然后再测试。当然，你必须要在留言里说明这一点，以便大家发现你的bug时，会考虑多少给你留些情面。

　　我会在某个时间总结一下这次测试的结果——比如说，一周以后。

　　行动吧！

　　第一次更新（一个半小时后）

　　感谢朋友们的积极响应，这么快就有那么多留言！我得提醒大家，WordPress的留言系统会解释HTML，因此会吞掉类似下面的代码段

　　if a[mid] < value

　　最好的办法就是把源代码放在{source}…{source}标签之间，注意用方括号代替这里的花括号。（我第一次想告诉大家这一点时，使用的是方括号，结果我写的规避标记的说明，反而被当成了标记——悲哀呀！）这样做还可以保留缩进，否则我还不知道有什么办法可以做到这一点。

　　替WordPress向大家致歉：我真的希望这个平台允许留言者预览留言和/或在发表后还能编辑留言，这样就可以避免出现乱七八糟的代码了。我也想了办法自己动手解决这个问题，但WordPress不仅会错误地显示带有<符号的代码，它实际上会丢弃该符号后面的所有内容，唉，我想我是没折了。

　　第二次更新（在原文章发表4个小时后）

　　哈哈，你们这些家伙太出人意料了。仅仅4个小时，这篇文章的留言数就超过了以前的一篇文章保持的纪录（Whatever Happened to Programming此时的留言有206条）。

　　如果想看到相关的更多讨论，Hacker News中有不少不错的留言，另外Reddit的留言质量虽然差一点，但也值得一看。这些讨论把实际地编写代码看成只有精英程序员才会干的事。

　　译后记：看了几眼，能认出来的加上认不出来的：C、PHP、Ruby、Python、Common Lisp、VB.NET、C#、Java、Javascript、Delphi、Haskell、Scheme、Clojure、Perl、Smalltalk、FORTRAN、Lua、Objective-C、ColdFusion……各种各样语言的实现齐聚一堂。

　　有心人乔尔·甘勒（Joe Ganley）对前100个留言作了统计，结果如下：

Python 40
C/C++ 36
Unknown/pseudocode 6
Lisp/Clojure/Scheme 5
PHP 4
Three each: Java, Perl, C#, JavaScript
Haskell 2
One each: VB, Delphi, Smalltalk, FORTRAN, Lua, Objective-C, ColdFusion

　　Conclusion: Almost everyone (who cares about implementing binary search, anyway) uses C/C++ or Python.

　　PS：专注前端开发的程序员们，可以参考《JavaScript高级程序设计》的作者Nicholas C. Zakas使用JavaScript实现的一些基本算法，链接地址如下http://www.nczonline.net/blog/tag/computer-science/。其中，对本文提到的二分查找算法的实现如下：

//Copyright 2009 Nicholas C. Zakas. All rights reserved.
//MIT-Licensed, see source file
function binarySearch(items, value){
 
    var startIndex  = 0,
        stopIndex   = items.length - 1,
        middle      = Math.floor((stopIndex + startIndex)/2);
 
    while(items[middle] != value && startIndex < stopIndex){
 
        //adjust search area（调整查找范围）
        if (value < items[middle]){
            stopIndex = middle - 1;
        } else if (value > items[middle]){
            startIndex = middle + 1;
        }
 
        //recalculate middle（重新计算中项索引）
        middle = Math.floor((stopIndex + startIndex)/2);
    }
 
    //make sure it's the right value（确保返回正确的值）
    return (items[middle] != value) ? -1 : middle;
}

　　原文出处：迈克·泰勒（Mike Taylor），2010年4月19日http://reprog.wordpress.com/2010/04/19/are-you-one-of-the-10-percent/

　　译文出处：http://www.cn-cuckoo.com/

 

 

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