在计算机世界里“数据结构+算法=程序”,因此算法在程序开发中起着至关重要的作用。虽然我们在开发中自己设计算法的情况不多,在工作中却离不开算法。无论是开发包提供的算法还是我们自己设计的算法,算法在程序中都无处不在。
常用的算法有查找算法和排序算法。查找算法有线性查找算法、深度优先搜索算法、广度优先搜索算法和二分查找算法,而最常用也最快速的就是二分查找算法了。
二分查找算法又叫作折半查找,要求待查找的序列有序,每次查找都取中间位置的值与待查关键字进行比较,如果中间位置的值比待查关键字大,则在序列的左半部分继续执行该查找过程,如果中间位置的值比待查关键字小,则在序列的右半部分继续执行该查找过程,直到查找到关键字为止,否则在序列中没有待查关键字。
下图中,在有序数组[3,4,6,20,40,45,51,62,70,99,110] 中查找key=20的数据,根据二分查找算法,只需查找两次便能命中数据。
这里需要强调的是,二分查找算法要求要查找的集合是有序的,如果不是有序的集合,则先要通过排序算法排序后再进行查找。
二分查找算法的Java实现如下,代码定义了方法binarySearch()用于二分查找,在该方法中有3个变量low、mid和high,分别表示二分查找的最小、中间和最大的数据索引。
在以上代码中,通过一个while循环在数组中查找传入的数据,在该数据大于中间位置的数据时向右查找,即最大索引位置不变,将最小索引设置为上次循环的中间索引加1;在该数据小于中间位置的数据时向左查找,即最小索引位置不变,然后将最大索引设置为上次循环的中间索引并减1。重复以上过程,直到中间索引位置的数据等于要查找的数据,说明找到了要查找的数据,将该数据对应的索引返回。如果遍历到low>high还没有找到要查找的数据,则说明该数据在列表中不存在,返回-1。