PHP 二分法查找算法

二分法查找算法(Binary Search),也被称为折半查找,是一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。搜索过程从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是目标值,则搜索过程结束;如果目标值大于或者小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组为空,则代表找不到。

以下是一个用PHP实现的二分法查找算法的示例代码:

php 复制代码
<?php
function binarySearch($array, $target) {
    $low = 0;
    $high = count($array) - 1;

    while ($low <= $high) {
        $mid = intdiv($low + $high, 2); // 使用intdiv确保结果为整数

        // 检查中间元素是否是目标值
        if ($array[$mid] == $target) {
            return $mid; // 找到目标值,返回其索引
        }

        // 如果目标值大于中间元素,则在右半部分继续查找
        if ($array[$mid] < $target) {
            $low = $mid + 1;
        } else { // 如果目标值小于中间元素,则在左半部分继续查找
            $high = $mid - 1;
        }
    }

    // 如果未找到目标值,则返回-1
    return -1;
}

// 测试二分法查找
$array = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
$target = 7;

$result = binarySearch($array, $target);

if ($result != -1) {
    echo "元素 $target 在数组中的索引为: $result\n";
} else {
    echo "元素 $target 不在数组中\n";
}
?>

代码解释:

  1. 函数定义
    • function binarySearch($array, $target):定义一个名为binarySearch的函数,接受两个参数,一个是有序数组$array,另一个是目标值$target
  2. 初始化变量
    • $low = 0:初始化最低索引为0。
    • $high = count($array) - 1:初始化最高索引为数组最后一个元素的索引。
  3. 循环查找
    • while ($low <= $high):当最低索引不大于最高索引时,继续查找。
    • $mid = intdiv($low + $high, 2):计算中间索引,使用intdiv函数确保结果为整数。
    • 检查中间元素是否是目标值,如果是则返回其索引。
    • 如果目标值大于中间元素,则更新最低索引为$mid + 1,在右半部分继续查找。
    • 如果目标值小于中间元素,则更新最高索引为$mid - 1,在左半部分继续查找。
  4. 返回结果
    • 如果找到目标值,则返回其索引。
    • 如果未找到目标值,则返回-1。
  5. 测试
    • 定义一个有序数组$array和目标值$target
    • 调用binarySearch($array, $target)函数进行查找。
    • 根据返回结果输出相应的信息。

运行结果:

php 复制代码
元素 7 在数组中的索引为: 6

这样,通过二分法查找算法,就可以在有序数组中高效地找到目标值的索引。二分法查找的时间复杂度为O(log n),非常适用于大规模数据的查找。但请注意,二分法查找的前提是数组必须是有序的。

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