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一起talk C栗子吧(第二十五回:C语言实例-二分查找)

各位看官们,大家好,上一回中咱们说的是顺序查找的例子,这一回咱们说的例子是:二分查找。闲话休提,言归正转。让我们一起talk C栗子吧!

看官们,我们在上一回中说了查找的相关内容,并且介绍了一种查找方法:顺序查找。大家还记得吗?台下有看官说:记得呢。我刚想表扬一下这位看官,但是话还没有出口,这看官就又说了:就是不知道哪个人最后找到钥匙没有。我什么表扬的话也没有说,大声吆喝道:“这一回中,我给大家介绍一种新的查找方法:二分查找法。或者叫折半查找法也可以。”

在介绍二分查找法之前,我们还遵守上一回中约定的前提条件:查找的范围限定为某些容器,这些容器就是我们前面说过的链表,栈,队列 。查找的内容就是这些容器中的某个元素。二分查找法就是先确定查找内容在容器中的查找区间,然后逐步缩小查找区间,直到区间中为空(也就是区间中没有元素)。在查找过程中比较查找的内容与容器中的元素,如果查找的内容与容器中的某个元素相同,那么表示已经从容器中查找到想要的内容了。我们可以称其为:查找成功。如果查找的内容与容器中的所有元素都不相同,那么表示容器中没有我们想要查找的内容。我们可以称其为:查找失败。

在使用二分查找法之前,我们需要确保容器中的元素是有序的,比如容器中的元素按照从小到大的顺序存放。只有确保容器中的元素有序,才能确定查找区间。接下来我们说说二分查找法的实现步骤。

  • 1.首先确定查找区间。第一次查找时把整个容器定义为查找区间。第一次以后查找时查找区间会变化;
  • 2.拿出位于容器中间的元素,让它与我们想要查找的内容进行比较。如果二者相等,那么查找成功。这时 可以停止查找了。如果二者不相等,那么进入下一步;
  • 3.如果容器中间的元素比我们想要查找的内容大,那么把容器中间到容器结尾这部分区间定为新的查找区 间。然后回到步骤1中,继续进行查找;
  • 4.如果容器中间的元素比我们想要查找的内容小,那么把容器开始到容器中间这部分区间定为新的查找区 间。然后回到步骤1中,继续进行查找;
  • 5.重复步骤1到步骤4,直到查找的区间变空时停止查找。
  • 6.确定停止查找的原因,如果是在步骤2中停止的查找,那么我们可以说查找成功。如果是在步骤5中停止 的查找,那么我们可以说查找失败。

大家可以看到,在查找过程中,没有划分为查找区间中的容器空间,我们不再需要去这些空间中查找,这 样可以节省查找时间。而且整个查找过程中,我们在不断地缩小查找区间,因此节省的时间是相当可以观 的,当容器很大时,更能体现出来。

二分查找法与我们前一回说的顺序查找法相比较而言,效率要高。因此在程序中经常使用该方法去查找需要的内容。当然了,如果查找的容器比较小,使用二分查找法时,还需要给容器中的元素进行排序,这也需要消耗时间的,排序时间再加上二分查找时间估计比顺序查找的时间还有长一些。所以在小容器中查找内容时,使用简单的顺序查找方法就可以了,正所谓杀鸡焉用牛刀。如果查找的窗口比较大,那么最好还是使用二分查找法,不然使用顺序查找那把”小刀“,不知道猴年马月才能杀掉一头”大牛“。

看官们,详细的代码如下所示,请大家参考:

     1	/* **************************
     2	 * Source file of Binary Search
     3	 * *************************/
     4	
     5	#include<stdio.h>
     6	
     7	#define SUCCESS 0
     8	#define FAILE 1
     9	
    10	#define SIZE 10 //容器大小定义为10
    11	
    12	typedef int Elmt; //把int当作容器中元素的类型,实际中可以使用其它的类型或者自己定义一个元素类型
    13	
    14	//二分查找函数,头文件的内容比较简单,因此把头文件和源文件放在一起
    15	int BinSearch(Elmt* a,int size,Elmt e)
    16	{
    17		int i =0;
    18		int low,mid,high;
    19		int flag = 0;
    20	
    21		if(NULL == a)
    22			return FAILE;
    23	
    24		low = 0;
    25		high = size;
    26		mid = (high + low)/2;
    27	
    28		if(*(a+low)==e)
    29			return SUCCESS;
    30	
    31		if(*(a+high-1)==e)
    32			return SUCCESS;
    33	
    34		while(low<=high)
    35		{
    36			if(*(a+mid)>e)
    37			{
    38				high= mid-1;
    39				mid = (high + low)/2;
    40			}
    41			else if(*(a+mid)<e)
    42			{
    43				low = mid+1;
    44				mid = (high + low)/2;
    45			}
    46			else
    47			{
    48				flag = 1;
    49				break;
    50			}
    51		}
    52	
    53		if(1 == flag)
    54		{
    55			flag = 0;
    56			return SUCCESS;
    57		}
    58		else
    59			return FAILE;
    60	
    61	}
    62	
    63	int main()
    64	{
    65		int i= 0;
    66		int f = 0; //想要查找的内容
    67		Elmt array[SIZE] = {0}; //简单起见,使用数组做为容器
    68	
    69		while(i++ < SIZE) //初始化容器
    70			array[i-1] = i;
    71	
    72		printf("the elmt of array is : ");
    73		i=0;
    74		while(i < SIZE)
    75			printf("%d ",array[i++]);
    76		printf(" \n");
    77	
    78		f = 3; //确定想要查找的内容
    79		//f = 59; //确定想要查找的内容
    80		if(!BinSearch(array,SIZE,f))
    81			printf("%d is found in array\n",f);
    82		else
    83			printf("%d is not found in array\n",f);
    84	
    85		return SUCCESS;
    86	}

看官们,其实我们在日常生也使用过二分查找法,只是没有太在意而已。为了大家理解容易,我们举个日 常生活中的例子,该例子还是上一回结尾时的例子:小明回家时需要使用钥匙开门,这时就去衣服口袋里 找,这便是在确定查找区间。小明穿的是T恤,没有口袋,所以他就去裤子的口袋里找,这便缩小查找区 间,同时也指定了新的查找区间;裤子上的口袋都找遍了,还是没有找到钥匙。我的钥匙去哪儿了?这还 用问,肯定是丢了呀。哈哈!

各位看官,关于二分查找的例子咱们就说到这里。欲知后面还有什么例子,且听下回分解。