详解Go语言实现线性查找算法和二分查找算法

目录

• 线性查找
• 算法
• 二分查找
• 算法
• 小结

线性查找

线性查找又称顺序查找，它是查找算法中最简单的一种。它的基本思想是在在一组数据中，从第一个元素开始，依次和预期值比较，直到和预期值相等，则查找成功，如果所有元素都比较过，没找到与预期值相等的元素，则查找失败。

算法

func LinearSearch(nums []int, target int) int {
    for i, num := range nums {
        if num == target {
            return i
        }
    }
    return -1
}

算法很简单，遍历 nums 切片，然后依次比较，找到与 target 相等的元素则返回该元素在切片中的下标值，否则返回 -1，表示没有找到与 target 相等的元素。

该算法的时间复杂度为 O(N)。可以发现，如果切片里有很多元素，然后要查找到元素处于最后一个位置，或者根本就没有要查找的元素，算法将遍历一整个切片，这种查找效率很低。

二分查找

二分查找，也称折半查找，相比于线性查找，它是一种效率较高的算法，但是二分查找要求数组或切片中的元素必须是有序存储的。时间复杂度为 O(logn)。图解：

nums = [1, 2, 3, 4, 5]

• 划定左边界 left 和右边界 right，初始值分别为 0 ，数组长度 - 1 = 5 - 1 = 4
• 遍历数组 nums，取区间的中间位置 mid = left + (right - left) / 2 = 2，使用这个公式而不是 [ (left + right) / 2] 是防止 left + right 之后的值溢出。
• 比较数值，如果中间值 nums[mid] 与 目标值 target 相等，则结束查找
• 如果中间值 nums[mid] 大于目标值 target，说明要寻找的值可能在左边的区间，移动右边界的位置，往坐区间寻找。
• 如果中间值 nums[mid] 小于目标值 target，说明要寻找的值可能在右边的区间，移动左边界的位置，往坐区间寻找。
• 重复以上查找的操作，直到找到元素，或遍历结束。

算法

func BinarySearch(nums []int, target int) int {
    left, right := 0, len(nums)-1
    for left <= right {
        mid := left + (right-left)/2
        if nums[mid] == target {
            return mid
        } else if nums[mid] > target {
            right = mid - 1
        } else {
            left = mid + 1
        }
    }
    return -1
}

上述代码是基于区间【左闭右闭】的特点去编写的，左闭右闭就是区间涵盖左边界的元素和右边界的元素。

【左闭右闭】这个特点会影响 for 循环 的条件 → left <= right，因为区间包含右元素，因此left 等于 right 是有意义的。

除此之外，左闭右闭的特点还会影响 left 和 right 的值，初始值为 0，和 len - 1。因为 mid 的值已经比较过了，基于左闭右闭的特点，left 下次的值应为 mid + 1，而 right 下次的值应为 mid - 1，不能为 mid。

总之，左闭右闭的特点，影响着循环条件，和 left 与 right 的值。

• 初始值 left = 0, right = len - 1
• 循环条件 left <= right
• 后续值 left = mid + 1，right = mid -1

【左闭右开】的算法：

func BinarySearch(nums []int, target int) int {
    left, right := 0, len(nums)
    for left < right {
        mid := left + (right-left)/2
        if nums[mid] == target {
            return mid
        } else if nums[mid] > target {
            right = mid
        } else {
            left = mid + 1
        }
    }
    return -1
}

左开右闭，涵盖左边的元素，不包含右边的元素，因此 left = 0，我们要取到数组的最后一个元素，right 的值取不到，因此 right = len，这样就能取到 len - 1 的值了。

循环条件，left < right，没有等于号，因为 right 取不到，等于的话是没有意义的。

由于 mid 已经比较过了，后续 left 的值为 mid + 1，right 的值为 mid。

总结

• 初始值 left = 0, right = len
• 循环条件 left < right
• 后续值 left = mid + 1，right = mid

小结

本文对线性查找算法和二分查找算法进行了介绍。线性查找算法虽简单，但是查找效率低，时间复杂度为 O(N)；而二分查找法效率虽较高，但是所查找的数组必须是有序的，时间复杂度为 O(logn)，基于区间特点的不同（左闭右闭、左闭右开），二分查找算法的写法也不同。

到此这篇关于详解Go语言实现线性查找算法和二分查找算法的文章就介绍到这了,更多相关Go查找算法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！