Java實現二分查找算法

二分查找:
兩種方式: 非遞歸方式和遞歸方式
主要思路: 對於已排序的數組(先假定是從小到大排序), 先定義兩個"指針", 一個"指向"首元素low, 一個"指向"末尾元素high.
然后, 開始折半比較, 即讓要查找的數與數組中間的元素(索引為 low+high/2)比較. 若要查找的數比中間數小,
說明要查找的數在數組左側(注意前提是數組從小到大排序), 否則說明該數在數組的右側. 如果low最后還比high大,
倆"指針"交叉了, 說明沒有找到該數, 即數組不存在該數.

注意事項: 排序規則與數組的排序順序有關, 即從大到小排序和從小到大排序是不一樣的!!!

class BinarySearch {
    
    // 二分查找非遞歸方式
    // arr 給定已排序數組
    // num 要查找的數
    public static int search(int[] arr, int num) {
        int low = 0;
        int high = arr.length - 1;
        int mid = 0;
        while (low <= high) {
            mid = (low + high) / 2;
            if (num < arr[mid]) {
                high = mid - 1;
            }
            
            if (num > arr[mid]) {
                low = mid + 1;
            }
            if (num == arr[mid]) {
                return mid;
            }
        }
        return -1;    // 沒找到
    }
    
    
    // 二分查找遞歸方式
    // arr 給定已排序數組
    // num 要查找的數
    // low 初始左側指針 指向第一個元素
    // high 初始末尾指針 指向最后一個元素
    public static int binarySearch(int[] arr, int num, int low, int high) {
        
        int mid = (low + high) / 2; 
        
        // 遞歸結束條件
        if (low > high) {
            return -1;
        }
        
        if (num < arr[mid]) {
            return binarySearch(arr, num, low, mid - 1);
        } else if (num == arr[mid]) {
            return mid;
        } else {
            return binarySearch(arr, num, mid + 1, high);
        }
        
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        
        // 給定數組 從小到大排序.
        int[] arr = {2, 3, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 15};
        // int[] arr = {15, 12, 11, 9, 8, 7, 5, 3, 2};
        
        int m = 3;
        
        // int index = search(arr, m);
        
        int index = binarySearch(arr, m, 0, arr.length - 1);
        
        System.out.println(index);
        
    }
    
}