算法——二分查找

介绍

二分查找是一个高效 的查找算法,查找算法还有线性查找,它的时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n),但二分查找的时间复杂度为 l o g ( n ) log(n) log(n)(因为是2分,所以此处的log是以2为底的对数函数)。

注:本文提到的查找都是无重复元素的,要是有重复元素,就比较麻烦了。

线性查找

思想

从数组的头部向尾部遍历,如果找到就返回它的下标,如果遍历完还找不到就返回-1。

代码

java 复制代码
class Solution {
	public int linearSearch(int[] nums, int target) {
		for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
			if (nums[i] == target) {
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
}

二分查找

前提

数组是有序 的,一般要求数组为升序排列,也就是从小到大排列。

思想

二分查找的核心思想就是分治 ,分 就是将一个问题划分为多个子问题,治就是将最小的子问题解决。比如说有一堆苹果,要想吃完这堆苹果(解决一个大问题),就得先将这堆苹果分成很多堆(将问题划分为子问题),直到每堆只剩一个苹果(划分到了最小的子问题),然后再一个一个地将苹果吃掉(将最小的子问题解决)。

现在理解二分查找,二分查找就是找到升序的数组的中间元素,然后比较中间元素与目标元素的大小,如果目标元素等于中间元素,则直接返回中间元素的下标;如果目标元素大于中间元素,就去右子区间查找;否则就去左子区间查找。直到找到目标元素 或无法再找为止(无法再找指的是区间的长度小于1)。注意,如果数组是降序的,则策略与此恰好相反。

由于二分查找每次都将待查找区间缩小为上一个待查找区间的一半,所以它的时间复杂度为 O ( l o g n ) O(logn) O(logn)。

代码

java 复制代码
class Solution {
    public int binarySearch(int[] nums, int target) {
        // nums一定要有序,如果没有序,就先使用Arrays.sort(nums);将nums按升序排列
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + (right - left >> 1);
            if (nums[mid] == target) {
                return mid;
            } else if (nums[mid] < target) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}
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