有序数组二分法查找c++

有序数组二分查找，也称为折半查找（Binary Search），是一种在已排序数组中快速查找特定元素的算法。其基本思想是每次将待搜索范围缩小一半，直到找到目标值或者确定范围为空。以下是C++实现二分查找的基本步骤：

template <typename T>
int binarySearch(const std::vector<T>& arr, const T& target) {
    int left = 0;
    int right = arr.size() - 1;

    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2; // 计算中间位置

        if (arr[mid] == target) { // 目标值等于中间元素
            return mid;
        } else if (arr[mid] < target) { // 中间元素小于目标，调整左边界
            left = mid + 1;
        } else { // 中间元素大于目标，调整右边界
            right = mid -1; // 如果找不到，返回-1表示未在数组中找到
}

在这个函数中，首先检查中间元素是否为目标值。如果不是，则根据中间元素与目标的比较结果更新搜索区间：如果中间元素小，说明目标应该在右侧；如果中间元素大，说明目标应该在左侧。这个过程会一直持续到找到目标或搜索区间为空。

相关问题

设计一个类模板sample，用于对一个有序数组采用二分法查找数组元素下标。

好的，下面是一个设计好的类模板sample，用于对一个有序数组采用二分法查找数组元素下标：

template <typename T>
class sample {
public:
    int binary_search(T arr[], int n, T target) {
        int l = , r = n - 1;
        while (l <= r) {
            int mid = l + (r - l) / 2;
            if (arr[mid] == target) {
                return mid;
            }
            else if (arr[mid] < target) {
                l = mid + 1;
            }
            else {
                r = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
};

这个类模板中有一个公有成员函数binary_search，它接受三个参数：一个有序数组arr，数组长度n，以及要查找的目标元素target。函数返回目标元素在数组中的下标，如果目标元素不存在于数组中，则返回-1。

在函数内部，我们使用了经典的二分查找算法来查找目标元素。我们首先将数组的左右边界l和r分别初始化为和n-1，然后在每一轮循环中计算中间位置mid，并根据mid处的元素与目标元素的大小关系来更新l和r的值。如果arr[mid]等于target，则直接返回mid；如果arr[mid]小于target，则说明目标元素在mid的右侧，因此更新l的值为mid+1；如果arr[mid]大于target，则说明目标元素在mid的左侧，因此更新r的值为mid-1。如果最终没有找到目标元素，则返回-1。

这个类模板可以用于任何类型的有序数组，只需要将数组的元素类型作为模板参数传入即可。例如，如果要查找一个int类型的有序数组中的元素，可以这样使用：

int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9};
int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
int target = 5;
sample<int> s;
int index = s.binary_search(arr, n, target);
if (index != -1) {
    cout << "目标元素在数组中的下标为：" << index << endl;
}
else {
    cout << "目标元素不存在于数组中" << endl;
}

输出结果为：

目标元素在数组中的下标为：2

希望这个类模板能够对你有所帮助！

设计一个函数模版find，用于对一个有序数组采用二分法查找指定数据的元素下标

以下是一个使用 C++ 编写的 find 函数模版，用于对有序数组进行二分查找：

template <typename T>
int find(const T* arr, int size, const T& target) {
    int left = 0;
    int right = size - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        }
        else if (arr[mid] < target) {
            left = mid + 1;
        }
        else {
            right = mid - 1;
        }
    }
    return -1; // 没找到目标元素
}

在该函数模版中，参数 `arr` 是指向有序数组的指针，`size` 是数组的大小，`target` 是要查找的目标元素。

函数模版内部使用了二分查找算法，首先将左右边界初始化为数组的首尾元素下标，然后在循环中不断将中间位置的元素与目标元素进行比较，缩小查找范围，直到找到目标元素或者查找范围缩小到空集。如果找到目标元素，则返回其下标；否则返回 -1 表示没找到。

使用该函数模版可以方便地对各种类型的有序数组进行查找，例如：

int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9};
int idx = find(arr, 5, 5); // 返回 2

double arr[] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4};
int idx = find(arr, 4, 5.5); // 返回 -1

std::string arr[] = {"apple", "banana", "orange"};
int idx = find(arr, 3, std::string("banana")); // 返回 1