二分查找求上下界的两种不同算法

时间:2023-01-15 18:35:28

在学习LIS的O(nlogn)的算法时看到了二分法求下界的概念,所以回白书学习了一下

有序表中查找元素时经常用到二分法,普通的二分查找很简单,就是不断改变区间。二分查找只适用于有序数列,时间复杂度为O(nlogn)

二分查找(迭代实现):

int bsearch(int *A, int x, int y, int v)
{
int m;
while (x < y)
{
m = x + (y - x) / 2;
if (A[m] == v)
return m;
else if (A[m]>v)
y = m;
else
x = m + 1;
}
return -1; //说明数列中没有v
}

接下来是重点:如果数组中有多个元素为v,上面的函数输出的是哪一个下标呢?不难想到应该是靠近中间的那一个,那么怎么求出值等于v的完整区间呢?
下面的代码为求下界的函数,当v存在时返回它出现的第一个位置。如果不存在,返回这样一个下标i:在此处插入v(原来的元素A[i],A[i+1]……全部向后移动一个位置)后序列依然有序

二分查找求下界:

int lower_bound(int *A, int x, int y, int v)
{
int m;
while (x < y)
{
m = x + (y - x) / 2;
if (A[m]>=v)
y = m;
else
x = m + 1; //插入后前面不变,那么应该输出原后一个的下标
}
return x;
}

思路如下:
1.A[m]等于v,至少已经找到一个,但前面可能还有,所以区间为[x,m]
2.A[m]大于v,所求的位置不可能在后面,但可能为m,区间为[x,m]
3.A[m]小于v,所求的位置不可能在前面,也不会为m,区间为[x+1,m]
合并得到A[m]大于等于v,区间变为[x,m],A[m]小于v,区间变为[m+1,y]

类似的可以写出求上界的函数,但注意:最后求出的查找区间是左闭右开的区间[x,y),所以求上界的函数是这样的:当v存在时返回它出现的最后一个位置的后面一个位置。如果不存在,返回这样一个下标i:在此处插入v(原来的元素A[i],A[i+1]……全部向后移动一个位置)后序列依然有序

二分查找求上界:

int lower_bound(int *A, int x, int y, int v)
{
int m;
while (x < y)
{
m = x + (y - x) / 2;
if (A[m]<=v)
x=m+1;
else
y=m;
}
return x;
}