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【C语言】详解:折半查找(二分查找算法)

C语言算法 详解 查找 二分 折半
2023-09-11 14:17:48 时间


前言

当我们需要在一堆有序的数组中(二分查找只支持有序数组)找到某个元素的位置,即下标的时候,最常见的是遍历的方法(暴力求解法),一个个核对,不相等就跳到下一个,但是这种方法要浪费很多时间。这时候,我们就需要用到折半(二分)查找算法啦。

一、思路

那什么是折半(二分)查找算法呢?

我们先来看一个情景—猜数字游戏,数字的范围在1-100之间,我让你猜某个数字,那么聪明的你第一时间肯定会猜50,然后我告诉你猜小了,然后你接下来猜肯定在51-100之间猜75,我又告诉你猜大了,然后你继续像这样才直到猜出正确的数字,其实在这个猜数字的过程中,你用到的就是折半查找算法,那么我们需要用相同的逻辑用代码实现这个折半查找算法。
图解

开始时,left=0,right=9(为数组元素下标),现在你要折半找到中间元素,所以mid(middle是中间的意思)=(left+right)/2=4,下标为4的元素是5,5比7小,即arr[mid]<k,这时候你是不是就要从6-10中寻找呢?,所以这时候,left=mid+1,right则不变,因为没找到你要的元素,所以你继续折半查找,这时候mid=7,下标为7的元素是8,比k大,所以则时候范围缩小到6和7,下标分别为5,6,mid=5,arr[mid]=6,比k小,所以mid+1,这时候就找到k了,及时跳出循环。注意要用循环来实现,条件是left<=right.
在这里插入图片描述

二、代码的实现

#include<stdio.h>
int main()
{
	//数组的下标从0开始
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int k = 7;
	//利用sizeof函数计算数组元素个数
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//10
	int left = 0;
	int right = sz - 1;//元素10的下标为9
	
	//循环的条件
	while (left <= right)
	{
		int mid = left +(right - left)/2;//防止溢出
		//int mid=(left+right)/2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			printf("找到k了,下标为:%d\n", mid);
			break;//找打元素之和就赶紧退出循环,不然会陷入死循环的!
		}
	}
	if (left > right)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	return 0;

}