C++ 使用C语言编写的二分查找程序，使用pthread进行多线程处理

在本文中，我们将介绍如何在C++中使用C语言编写二分查找程序，并使用pthread库进行多线程处理。

阅读更多：C++ 教程

什么是二分查找算法？

二分查找算法，也称为折半查找算法，是一种在有序数组中查找特定元素的算法。该算法通过将有序的数组分成两半，并通过比较目标值与数组中间元素的大小来确定下一步是在左半部分还是右半部分继续查找。通过反复缩小查找范围，最终可以找到目标值的位置。

C语言实现二分查找

首先，我们使用C语言来实现一个二分查找函数。

#include <stdio.h>

int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target) {
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;

        // 检查中间元素是否是目标值
        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        }

        // 如果目标值比中间元素小，查找范围缩小到左半部分
        if (arr[mid] > target) {
            right = mid - 1;
        }
        // 如果目标值比中间元素大，查找范围缩小到右半部分
        else {
            left = mid + 1;
        }
    }

    // 目标值不存在于数组中
    return -1;
}

int main() {
    int arr[] = {2, 4, 6, 8, 10};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int target = 8;
    int result = binarySearch(arr, 0, n - 1, target);
    if (result == -1) {
        printf("目标值不在数组中\n");
    }
    else {
        printf("目标值在数组中的位置是：%d\n", result);
    }

    return 0;
}

以上代码中，我们定义了一个binarySearch函数，接受一个有序数组、查找范围左边界、查找范围右边界和目标值作为参数。函数返回目标值在数组中的位置，如果目标值不存在于数组中则返回-1。在main函数中，我们定义了一个有序数组arr，并调用binarySearch函数执行二分查找。

C++中调用C语言二分查找函数

在C++中要调用C语言编写的二分查找函数，需要使用extern "C"语句来声明C语言函数。

#include <iostream>

extern "C" {
    int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target);
}

int main() {
    int arr[] = {2, 4, 6, 8, 10};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int target = 8;
    int result = binarySearch(arr, 0, n - 1, target);

    if (result == -1) {
        std::cout << "目标值不在数组中" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "目标值在数组中的位置是：" << result << std::endl;
    }

    return 0;
}

通过添加extern "C"语句，我们可以在C++中成功调用C语言编写的二分查找函数。

使用pthread进行多线程处理

在C++中，我们可以使用pthread库进行多线程处理来加速二分查找算法。

首先，我们需要添加pthread库的头文件，并添加需要在线程中执行的函数。

#include <iostream>
#include <pthread.h>

extern "C" {
    int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target);
}

struct ThreadArgs {
    int* arr;
    int left;
    int right;
    int target;
    int result;
};

void* binarySearchThread(void* arg) {
    ThreadArgs* args = (ThreadArgs*)arg;
    args->result = binarySearch(args->arr, args->left, args->right, args->target);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    int arr[] = {2, 4, 6, 8, 10};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int target = 8;

    // 多线程处理参数
    ThreadArgs threadArgs1, threadArgs2;
    threadArgs1.arr = arr;
    threadArgs1.left = 0;
    threadArgs1.right = n / 2 - 1;
    threadArgs1.target = target;

    threadArgs2.arr = arr;
    threadArgs2.left = n / 2;
    threadArgs2.right = n - 1;
    threadArgs2.target = target;

    // 创建两个线程，分别处理不同的查找范围
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_create(&thread1, NULL, binarySearchThread, (void*)&threadArgs1);
    pthread_create(&thread2, NULL, binarySearchThread, (void*)&threadArgs2);

    // 等待两个线程执行完毕
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    // 合并结果
    int result;
    if (threadArgs1.result != -1) {
        result = threadArgs1.result;
    }
    else {
        result = threadArgs2.result;
    }

    if (result == -1) {
        std::cout << "目标值不在数组中" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "目标值在数组中的位置是：" << result << std::endl;
    }

    return 0;
}

以上代码中，我们定义了一个ThreadArgs结构体来传递多线程处理的参数。在main函数中，我们创建了两个线程，并将不同的查找范围传递给每个线程。通过pthread_create函数创建线程，并使用pthread_join函数等待线程执行完毕。最后，我们合并两个线程的结果，并输出二分查找的结果。