折半查找的C语言代码和过程

折半查找，也叫二分查找，是一种在一个有序数组中查找某个特定元素的搜索算法。它的基本思想是将有序数组从中间分成两部分，然后判断目标元素在哪一部分，如果在左半部分，则在左半部分进行查找，否则在右半部分进行查找。重复这个过程，直到找到目标元素或者确定目标元素不存在。

以下是一个使用C语言实现折半查找的代码和过程：

#include <stdio.h>

int binary_search(int arr[], int n, int target) {
    int left = 0, right = n - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        } else if (arr[mid] < target) {
            left = mid + 1;
        } else {
            right = mid - 1;
        }
    }
    return -1;
}

int main() {
    int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int target = 5;
    int index = binary_search(arr, n, target);
    if (index == -1) {
        printf("目标元素不存在\n");
    } else {
        printf("目标元素的下标是：%d\n", index);
    }
    return 0;
}

代码解释：

1. `binary_search` 函数是实现折半查找的核心函数。
2. `left` 和 `right` 分别表示数组的左边界和右边界。
3. 在 `while` 循环中，计算中间位置 `mid`。
4. 如果 `arr[mid]` 等于目标元素 `target`，说明找到了目标元素，返回 `mid`。
5. 如果 `arr[mid]` 小于目标元素 `target`，说明目标元素在右半部分，将左边界 `left` 更新为 `mid + 1`。
6. 如果 `arr[mid]` 大于目标元素 `target`，说明目标元素在左半部分，将右边界 `right` 更新为 `mid - 1`。
7. 如果 `while` 循环结束后还未找到目标元素，说明目标元素不存在，返回 -1。
8. 在 `main` 函数中，定义一个有序数组 `arr`，并计算数组长度 `n`。
9. 定义目标元素 `target`，调用 `binary_search` 函数进行查找。
10. 如果返回的下标是 -1，说明目标元素不存在，输出提示信息。
11. 否则，输出目标元素的下标。

折半查找的时间复杂度是 O(log n)，比线性查找的时间复杂度 O(n) 要快很多，因此在大规模数据的查找中，折半查找是一个更好的选择。