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二分查詢(使用遞迴方式和使用非遞迴迴圈的方式來實現)

二分查詢是一種查詢效率非常高的查詢演算法。又稱折半查詢。

二分查詢演算法思想

有序的序列,每次都是以序列的中間位置的數來與待查詢的關鍵字進行比較,每次縮小一半的查詢範圍,直到匹配成功。

一個情景:將表中間位置記錄的關鍵字與查詢關鍵字比較,如果兩者相等,則查詢成功;否則利用中間位置記錄將表分成前、後兩個子表,如果中間位置記錄的關鍵字大於查詢關鍵字,則進一步查詢前一子表,否則進一步查詢後一子表。重複以上過程,直到找到滿足條件的記錄,使查詢成功,或直到子表不存在為止,此時查詢不成功。

二分查詢圖示說明

圖片來源百度圖片,感謝分享者

二分查詢優缺點

優點是比較次數少,查詢速度快,平均效能好;

其缺點是要求待查表為有序表,且插入刪除困難。

因此,折半查詢方法適用於不經常變動而查詢頻繁的有序列表。 使用條件:查詢序列是順序結構,有序。

使用遞迴方法實現:

	/**
	 * 使用遞迴的二分查詢
	 *title:recursionBinarySearch
	 *@param arr 有序陣列
	 *@param key 待查詢關鍵字
	 *@return 找到的位置
	 */
	public static int recursionBinarySearch(int[] arr,int key,int low,int high){
		
		if(key < arr[low] || key > arr[high] || low > high){
			return -1;				
		}
		
		int middle = (low + high) / 2;			//初始中間位置
		if(arr[middle] > key){
			//比關鍵字大則關鍵字在左區域
			return recursionBinarySearch(arr, key, low, middle - 1);
		}else if(arr[middle] < key){
			//比關鍵字小則關鍵字在右區域
			return recursionBinarySearch(arr, key, middle + 1, high);
		}else {
			return middle;
		}	
		
	}

使用非遞迴迴圈的方法實現:

	/**
	 * 不使用遞迴的二分查詢
	 *title:commonBinarySearch
	 *@param arr
	 *@param key
	 *@return 關鍵字位置
	 */
	public static int commonBinarySearch(int[] arr,int key){
		int low = 0;
		int high = arr.length - 1;
		int middle = 0;			//定義middle
		
		if(key < arr[low] || key > arr[high] || low > high){
			return -1;				
		}
		
		while(low <= high){
			middle = (low + high) / 2;
			if(arr[middle] > key){
				//比關鍵字大則關鍵字在左區域
				high = middle - 1;
			}else if(arr[middle] < key){
				//比關鍵字小則關鍵字在右區域
				low = middle + 1;
			}else{
				return middle;
			}
		}
		
		return -1;		//最後仍然沒有找到,則返回-1
	}

測試:

	public static void main(String[] args) {
 
		int[] arr = {1,3,5,7,9,11};
		int key = 4;
		//int position = recursionBinarySearch(arr,key,0,arr.length - 1);
		
		int position = commonBinarySearch(arr, key);
 
               if(position == -1){
			System.out.println("查詢的是"+key+",序列中沒有該數!");
		}else{
			System.out.println("查詢的是"+key+",找到位置為:"+position);
		}
		
	}