二分查找算法java實現

今天看了一下JDK里面的二分法是實現，覺得有點小問題。二分法的實現有多種今天就給大家分享兩種。一種是遞歸方式的，一種是非遞歸方式的。先來看看一些基礎的東西。

1、算法概念。

二分查找算法也稱為折半搜索、二分搜索，是一種在有序數組中查找某一特定元素的搜索算法。請注意這種算法是建立在有序數組基礎上的。

2、算法思想。

①搜素過程從數組的中間元素開始，如果中間元素正好是要查找的元素，則搜素過程結束；

②如果某一特定元素大於或者小於中間元素，則在數組大於或小於中間元素的那一半中查找，而且跟開始一樣從中間元素開始比較。

③如果在某一步驟數組為空，則代表找不到。

這種搜索算法每一次比較都使搜索范圍縮小一半。

3、實現思路。

①找出位於數組中間的值，並存放在一個變量中（為了下面的說明，變量暫時命名為temp）；

②需要找到的key和temp進行比較；

③如果key值大於temp，則把數組中間位置作為下一次計算的起點；重復① ②。

④如果key值小於temp，則把數組中間位置作為下一次計算的終點；重復① ② ③。

⑤如果key值等於temp，則返回數組下標，完成查找。

4、實現代碼。

/**
     * description : 二分查找。
     * @autor kwzhang
     * modify :2012-6-29
     *
     * @param <E>
     * @param array 需要查找的有序數組
     * @param from 起始下標
     * @param to 終止下標
     * @param key 需要查找的關鍵字
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static <E extends Comparable<E>> int binarySearch(E[] array, int from, int to, E key) throws Exception {
        if (from < 0 || to < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("params from & length must larger than 0 .");
        }
        if (from <= to) {
            int middle = (from >>> 1) + (to >>> 1); // 右移即除2
            E temp = array[middle];
            if (temp.compareTo(key) > 0) {
                to = middle - 1;
            } else if (temp.compareTo(key) < 0) {
                from = middle + 1;
            } else {
                return middle;
            }
        }
        return binarySearch(array, from, to, key);
    }

5、測試demo很簡單，這里就不寫了。

 

上面這種實現是通過遞歸的方式，各人覺得之類的問題用遞歸比較好理解，而且過程簡單。

下面再來看看非遞歸的方式如何實現。在JDK里面正好有實現，在此就直接貼上Arrays里面的代碼。為了簡單起見，我們就只看看int參數的方法：

  private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int key) {
    int low = fromIndex;
    int high = toIndex - 1;
    while (low <= high) {
        int mid = (low + high) >>> 1;
        int 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.
    } 

上面這方法是我直接中SDK里面拷的（我可沒有改動過）。之所以強調這個方法是因為此方法個人覺得有問題的（相信你也會覺得）。

當key為數組a中的最后一個值時，那么就會找不到（不明白sun公司當初是怎么想的）。個人覺得需要把 int high = toIndex - 1; 改成 int high = toIndex;  

 

這個算法到此為止。歡迎討論交流。