Java二分查找算法详解与实现
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更新于2024-11-04
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Java二分查找算法是一种高效的搜索算法,适用于已排序的数组或列表中查找特定元素。在给定的`orderedArray.java`示例代码中,展示了如何实现一个名为`OrdArray`的有序数组类,该类包含三个主要方法:构造函数、`size()`方法和`find()`方法。
**构造函数** (`OrdArray(int max)`):
这个构造函数接受一个整数参数`max`,用于创建一个初始容量为`max`的`long`类型的数组`a`。同时初始化数组长度`nElems`为0,表示当前数组中没有元素。
**`size()`方法**:
此方法返回数组中元素的数量,即`nElems`的值。这对于了解数组的大小和是否为空非常有用。
**`find()`方法** (`public int find(long searchKey)`):
这是二分查找的核心部分。输入参数`searchKey`是要查找的目标值。方法首先设置两个指针,`lowerBound`(下界)为0,`upperBound`(上界)为数组长度减1。接下来,通过以下步骤进行查找:
1. 计算中间索引`curIn`,通过取`lowerBound`和`upperBound`的平均值并向下取整。
2. 检查中间元素`a[curIn]`是否等于目标值`searchKey`。如果是,则返回该索引,表示找到目标元素。
3. 如果`lowerBound`大于`upperBound`,说明目标值不存在于数组中,返回`nElems`,表示未找到。
4. 如果`a[curIn]`小于`searchKey`,说明目标值可能在数组的上半部分,将`lowerBound`更新为`curIn + 1`。
5. 否则,目标值可能在数组的下半部分,将`upperBound`更新为`curIn - 1`。
6. 这个过程会持续进行,直到找到目标值或者范围缩小到只剩一个元素,但不包含该元素。
整个查找过程的关键在于每次比较后都能有效地缩小搜索范围,因此二分查找的时间复杂度是O(log n),比线性查找的O(n)更高效。这个`find()`方法在处理大规模数据时表现优秀,尤其适用于静态或动态维护有序的数据集合。通过实例运行`OrderedApp`程序,可以演示如何使用`OrdArray`类执行二分查找操作。
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