public static int binarySearch(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length - 1;
while (i <= j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) { // 在左边
j = m - 1;
} else if (a[m] < target) { // 在右边
i = m + 1;
} else {
return m;
}
}
return -1;
}
i 是插入点
核心:j索引位置的元素,一定不是要查找的元素
public static int binarySearch(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length;
while (i < j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) { // 在左边
j = m;
} else if (a[m] < target) { // 在右边
i = m + 1;
} else {
return m;
}
}
return -1;
}
问题:当查找的元素在数组最左边或者最右边时,就会导致不平衡
public static int binarySearchBalance(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length;
while (1 < j - i) { //j-i是指还未被比较的元素个数,只有一个时,直接跳出循环
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) {
j = m;
} else {
i = m;
}
}
return (a[i] == target) ? i : -1;
}
优点:循环内比较次数少了
缺点:必须等退出循环了才能得到结果
注意:i不能等于m+1,因为else的情况包括target==a[m],如果i=m+1,那就略过了这个正确的查询结果
private static int binarySearch0(long[] a, int fromIndex, int toIndex,
long key) {
int low = fromIndex;
int high = toIndex - 1;
while (low <= high) {
int mid = (low + high) >>> 1;
long midVal = a[mid];
if (midVal < key)
low = mid + 1;
else if (midVal > key)
high = mid - 1;
else
return mid; // key found
}
return -(low + 1); // key not found.
}
对于数组 [ 1 , 2 , 3 , 4 , 4 , 5 , 6 , 7 ] [1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7] [1,2,3,4,4,5,6,7],查找元素4,结果是索引3
对于数组 [ 1 , 2 , 4 , 4 , 4 , 5 , 6 , 7 ] [1, 2, 4, 4, 4, 5, 6, 7] [1,2,4,4,4,5,6,7],查找元素4,结果也是索引3,并不是最左侧的元素
如果希望返回的是要查找的元素中最左侧元素
public static int binarySearchLeftmost1(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length - 1;
int candidate = -1;
while (i <= j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) {
j = m - 1;
} else if (a[m] < target) {
i = m + 1;
} else {
candidate = m; // 记录候选位置
j = m - 1; // 继续向左
}
}
return candidate;
}
如果希望返回的是要查找的元素中最右侧元素
public static int binarySearchRightmost1(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length - 1;
int candidate = -1;
while (i <= j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) {
j = m - 1;
} else if (a[m] < target) {
i = m + 1;
} else {
candidate = m; // 记录候选位置
i = m + 1; // 继续向右
}
}
return candidate;
}
对于 Leftmost 与 Rightmost,可以返回一个比 -1 更有用的值
Leftmost 改为
public static int binarySearchLeftmost(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length - 1;
while (i <= j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target <= a[m]) {
j = m - 1;
} else {
i = m + 1;
}
}
return i;
}
Rightmost 改为
public static int binarySearchRightmost(int[] a, int target) {
int i = 0, j = a.length - 1;
while (i <= j) {
int m = (i + j) >>> 1;
if (target < a[m]) {
j = m - 1;
} else {
i = m + 1;
}
}
return i - 1;
}
l e f t m o s t ( t a r g e t ) + 1 leftmost(target) + 1 leftmost(target)+1
l e f t m o s t ( t a r g e t ) − 1 leftmost(target) - 1 leftmost(target)−1
r i g h t m o s t ( t a r g e t ) + 1 rightmost(target)+1 rightmost(target)+1
下面分析二分查找算法的性能
时间复杂度
空间复杂度