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《資料結構》01-複雜度3 二分查詢

本題要求實現二分查詢演算法。

函式介面定義:

Position BinarySearch( List L, ElementType X );

其中List結構定義如下:

typedef int Position;
typedef struct LNode *List;
struct LNode {
    ElementType Data[MAXSIZE];
    Position Last; /* 儲存線性表中最後一個元素的位置 */
};

L是使用者傳入的一個線性表,其中ElementType元素可以通過>、==、<進行比較,並且題目保證傳入的資料是遞增有序的。函式BinarySearch要查詢X在Data中的位置,即陣列下標(注意:元素從下標1開始儲存)。找到則返回下標,否則返回一個特殊的失敗標記NotFound。

裁判測試程式樣例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAXSIZE 10
#define NotFound 0
typedef int ElementType;

typedef int Position;
typedef struct LNode *List;
struct LNode {
    ElementType Data[MAXSIZE];
    Position Last; /* 儲存線性表中最後一個元素的位置 */
};

List ReadInput(); /* 裁判實現,細節不表。元素從下標1開始儲存 */
Position BinarySearch( List L, ElementType X ); int main() { List L; ElementType X; Position P; L = ReadInput(); scanf("%d", &X); P = BinarySearch( L, X ); printf("%d\n", P); return 0; } /* 你的程式碼將被嵌在這裡 */

輸入樣例1:

5 12 31 55 89 101 31

輸出樣例1:

2

輸入樣例2:

3 26 78 233 31

輸出樣例2:

0

分析

這題就是寫一個二分查詢演算法的函式介面 基本思路沒問題,將要查詢的值和當前範圍內的中值比較,有三種情況:

  1. 要查詢的目標值 < 中值,捨棄中值右半部分,縮減範圍
  2. 要查詢的目標值 > 中值,捨棄中值左半部分,縮減範圍
  3. 要查詢的目標值 = 中值,不就找到了嗎,直接返回結果

這個查詢是一個不確定迴圈次數的迴圈,所以用 while,跳出迴圈的條件是:

  1. 找到了,即上面第三種情況,直接 return 即可
  2. 找完了,並沒有!當界定左範圍的值大於界定右範圍的值(考慮一下如果相等呢?),表示已經找完,此時返回 NotFound

程式碼(cpp)

Position BinarySearch( List L, ElementType X ){
	ElementType left = 1;
	ElementType right = L->Last;
	while(left<right){
		ElementType center = (left+right)/2;  //先找中間值 
		if(L->Data[center] < X){     //比中間值大,X 在右半邊 
			left = center+1;
		}else if(X < L->Data[center]){   //比中間值小,X 在左半邊 
			right = center-1;
		}else  //找到了,直接返回 
			return center;
	}
	return NotFound;
} 

每次縮減一半範圍,所以其複雜度為 O(lgn)O(lgn)