Java 二分查找
二分查找是当输入被排序时应用的搜索技术之一,因为这里我们专注于寻找中间的元素,作为参考框架,是否向左或向右走,因为元素已经被排序了。这种搜索有助于优化每一次迭代的搜索技术,被称为二分查找,读者对它确实有压力,因为它是间接应用于解题的。现在你一定在想,如果输入没有被排序,那么结果就无法确定。
注意: 如果有重复的,不能保证哪一个会被找到。
现在让我们来坚持一下这两个函数返回的负值的重要价值?
该函数返回一个搜索键的索引,如果它包含在数组中;否则,返回(-(插入点)-1)。插入点被定义为将钥匙插入数组的点:第一个大于钥匙的元素的索引,如果数组中的所有元素都小于指定的钥匙,则为a.length。请注意,这保证了当且仅当键被找到时,返回值将>=0。
在Java中实现二分查找
// Java implementation of recursive Binary Search
class BinarySearch
{
// Returns index of x if it is present in arr[l..
// r], else return -1
int binarySearch(int arr[], int l, int r, int x)
{
if (r>=l)
{
int mid = l + (r - l)/2;
// If the element is present at the
// middle itself
if (arr[mid] == x)
return mid;
// If element is smaller than mid, then
// it can only be present in left subarray
if (arr[mid] > x)
return binarySearch(arr, l, mid-1, x);
// Else the element can only be present
// in right subarray
return binarySearch(arr, mid+1, r, x);
}
// We reach here when element is not present
// in array
return -1;
}
// Driver method to test above
public static void main(String args[])
{
BinarySearch ob = new BinarySearch();
int arr[] = {2,3,4,10,40};
int n = arr.length;
int x = 10;
int result = ob.binarySearch(arr,0,n-1,x);
if (result == -1)
System.out.println("Element not present");
else
System.out.println("Element found at index " +
result);
}
}
输出
Element found at index 3
提示: 极客们一定想知道是否有类似 lower_bound() 或 upper_bound() 的函数,只是可能在C++ STL中找到。所以直接的答案是,直到Java 9才有这个函数,后来才加入。
Java中二分查找的类型
有两种方法可以在Java中进行二分查找
- Arrays.binarysearch
- Collections.binarysearch()
类型1: Arrays.binarysearch()
它适用于也可以是原始数据类型的数组。
例子
// Java Program to demonstrate working of binarySearch()
// Method of Arrays class In a sorted array
// Importing required classes
import java.util.Arrays;
// Main class
public class GFG {
// Main driver method
public static void main(String[] args)
{
// Declaring an integer array
int arr[] = { 10, 20, 15, 22, 35 };
// Sorting the above array
// using sort() method od Arrays class
Arrays.sort(arr);
int key = 22;
int res = Arrays.binarySearch(arr, key);
if (res >= 0)
System.out.println(
key + " found at index = " + res);
else
System.out.println(key + " Not found");
key = 40;
res = Arrays.binarySearch(arr, key);
if (res >= 0)
System.out.println(
key + " found at index = " + res);
else
System.out.println(key + " Not found");
}
}
输出
22 found at index = 3
40 Not found
现在让我们看看Collections.binarySearch()对LinkedList是如何工作的。基本上,正如上面所讨论的,对于像ArrayList这样的 “随机访问 “列表,该方法的运行时间为log(n)。如果指定的列表没有实现RandomAccess接口,并且规模较大,该方法将进行基于迭代器的二分查找,执行O(n)的链接遍历和O(log n)的元素比较。
类型2: Collections.binarysearch()
它适用于对象集合,如ArrayList和LinkedList。
例子
// Java Program to Demonstrate Working of binarySearch()
// method of Collections class
// Importing required classes
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
// Main class
public class GFG {
// Main driver method
public static void main(String[] args)
{
// Creating an empty ArrayList of integer type
List<Integer> al = new ArrayList<Integer>();
// Populating the Arraylist
al.add(1);
al.add(2);
al.add(3);
al.add(10);
al.add(20);
// 10 is present at index 3
int key = 10;
int res = Collections.binarySearch(al, key);
if (res >= 0)
System.out.println(
key + " found at index = " + res);
else
System.out.println(key + " Not found");
key = 15;
res = Collections.binarySearch(al, key);
if (res >= 0)
System.out.println(
key + " found at index = " + res);
else
System.out.println(key + " Not found");
}
}
输出
10 found at index = 3
15 Not found
时间复杂度 :O(logn)
辅助空间 :O(1)