问题:给定已按升序排好序的n个元素a[0:n-1],现要在这n个元素中找出一特定元素x。
分析:
- 如果n=1即只有一个元素,则只要比较这个元素和x就可以确定x是否在表中。因此这个问题满足分治法第一个适用条件。
- 比较x和a的中间元素a[mid],若x=a[mid],则x在a中位置就是mid;如果x<a[mid],由于a是递增排序的,因此假如x在a的话,x必然排在a[mid]的前面,所以我们只要在a[mid]的前面查找x即可;如果x>a[mid],所以我们只要在a[mid]的后面查找x即可。无论是在前面还是在后面查找x,其方法都和在a中查找x一样,只不过是查找的规模缩小了。这就说明了此问题满足分治法的第二个和第三个使用条件。
- 很显然此问题分解出的子问题相互独立,即在a[i]的前面或后面查找x是独立的子问题,因此满足分治法的第四个条件。
即:
- 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决;
- 该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题;
- 分解出的子问题的解可以合并为原问题的解;
- 分解出的各个子问题是相互独立的。
二分查找算法:
template<class Type>
int BinarySearch(Type a[], const Type& x, int n)
{
int left = 0;int right = n-1;
while (left<= right){
int mid= (left + right)/2;
if (x ==a[mid]) return mid;
if (x< a[mid]) right = mid-1; else left = mid+1;
}
return -1;//未找到x
}
算法复杂度分析:
每执行一次算法的while循环, 待搜索数组的大小减少一半。因此,在最坏情况下,while循环被执行了O(logn) 次。循环体内运算需要O(1) 时间,因此整个算法在最坏情况下的计算时间复杂性为O(logn) 。