二分查找在有序数组中通过不断缩小搜索区间定位目标值,时间复杂度为O(log n)。可采用循环或递归实现:循环方式效率高,避免函数调用开销;递归方式逻辑清晰,便于理解。C++标准库提供std::binary_search、std::lower_bound和std::upper_bound等函数,推荐优先使用以提升开发效率与安全性。手动实现有助于理解原理,但需确保数组有序,否则结果不可预测。

二分查找是一种在有序数组中快速定位目标值的高效算法,时间复杂度为 O(log n)。C++ 中可以通过循环或递归方式手动实现,也可以借助标准库函数完成。
基本原理
二分查找的核心思想是每次将搜索区间缩小一半:
设定左边界 left 和右边界 right计算中间位置 mid = left + (right – left) / 2(避免整数溢出)比较 arr[mid] 与目标值: 相等:找到目标,返回索引小于目标:搜索右半部分,left = mid + 1大于目标:搜索左半部分,right = mid – 1重复直到区间为空(未找到)
循环实现二分查找
使用 while 循环实现更高效,避免函数调用开销:
int binarySearch(int arr[], int size, int target) { int left = 0; int right = size - 1;while (left <= right) { int mid = left + (right - left) / 2; if (arr[mid] == target) { return mid; // 返回下标 } else if (arr[mid] < target) { left = mid + 1; } else { right = mid - 1; }}return -1; // 未找到
}
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递归实现方式
递归写法逻辑清晰,适合理解算法流程:
int binarySearchRecursive(int arr[], int left, int right, int target) { if (left > right) { return -1; }int mid = left + (right - left) / 2;if (arr[mid] == target) { return mid;} else if (arr[mid] < target) { return binarySearchRecursive(arr, mid + 1, right, target);} else { return binarySearchRecursive(arr, left, mid - 1, target);}
}
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使用 C++ 标准库
STL 提供了多个现成的二分查找工具,推荐在实际开发中优先使用:
std::binary_search:判断元素是否存在std::lower_bound:返回第一个不小于目标值的迭代器std::upper_bound:返回第一个大于目标值的迭代器
示例代码:
#include #includestd::vector nums = {1, 3, 5, 7, 9};
// 检查是否存在bool found = std::binary_search(nums.begin(), nums.end(), 5);
// 获取位置auto it = std::lower_bound(nums.begin(), nums.end(), 5);if (it != nums.end() && *it == 5) {int index = it - nums.begin();}
基本上就这些。手动实现有助于理解原理,标准库则更安全高效。注意前提是数组必须有序,否则结果不可预测。
以上就是C++怎么实现一个二分查找_C++在有序数组中高效查找元素的算法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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