【C语言】C语言实现二分查找(折半查找)

一、前言

在一个有序排列的数组中，想要查找到特定数字(k)，通常最容易想到的是一个个数组元素查找，但这种方法只适合于数组元素少，特定数字位置比较靠前的数组。如果有大量的数字等待查找，就要寻找更为快速的方法了。下面详细介绍一种C语言常见的查找方法--二分查找。

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二、实现思路

 三、实现代码

mian主函数内实现: 

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int k = 7;//要查找的数字
	int left = 0;//数组最左边起始位置下标
	int right = sz - 1;//数组长度-1=最右边位置下标
	int mid = 0;//相加得到的中间元素下标
	while (left<=right)
	{
		mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if(arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			printf("找到了,下标为:%d\n", mid);
			break;
		}
	}
	if (left > right)
	{
		printf("找不到了\n");
	}
}

自定义binary_search函数实现:(注意:函数名要见名知意)

int binary_search(int arr[], int sz, int k)
{
	int left = 0;
	int right = sz - 1;
	int mid = 0;
	while (left <= right)
	{
		mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			return mid;
		}
	}
	return -1;
}

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int k = 7;
	int ret = binary_search(arr, sz, k);
	if (ret == -1)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了，下标为%d", ret);
	}
	return 0;
}

代码分析:

• binary_search()需传递三个函数参数:数组名，数组长度，要查找的数字
• 如果找到了，返回查找数字的下标位置
• 如果没有找到，返回-1（数组元素的下标是从0开始的）

运行结果:

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四、错误代码示范

int binary_search(int arr[], int k)
{
	int left = 0;
	//错误代码:
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//1
	int right = sz - 1;
	int mid = 0;
	while (left <= right)
	{
		mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			return mid;
		}
	}
	return -1;
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int k = 7;

	int ret = binary_search(arr, k);
	if (ret == -1)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了，下标为%d", ret);
	}
	return 0;
}

代码分析：

• 数组arr传参，实际上传递的不是数组本身，而是数组首元素的地址
• 通常用指针变量来存放地址
• 32位平台上指针的大小是4个字节，64位平台上指针的大小是8个字节
• sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);计算的是指针/指针-->4/4=1
• binary_search()函数的第一个参数也可以是int* arr

思考：为什么参数传递的是int arr[]或者int* arr而不是int arr[10]?

• 因为传递过去的是数组首元素的地址，为什么要指定大小呢?
• []内指定大小是要开辟一个数组吗?数组都还没有传递过来，为什么要开辟数组?
• 所以，指定大小没有意义，可以不写。

结论：

• 如果函数内部需要参数部分传递某一个数组的元素个数，一定是在函数外部求出该数组的元素个数，再以实参的方式传递给形参。

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五、封装函数和导入静态库（了解）

 步骤：

• 在该项目工程下新建一个头文件，命名为binary_search.h
• 在该项目工程下新建一个源文件，命名为binary_search.c
• 将函数声明放到binary_search.h，函数具体实现放入binary_search.c
• 右击项目工程-->属性-->常规-->配置类型-->静态库(.lib)
• ctrl + F7 编译代码 ctrl + F5 运行代码
• 在项目工程保存文件下找到Debug文件夹,点击Debug文件夹,找到生成的binary_search.lib
• 新建一个项目工程命名为demo
• 复制binary_search.h和生成的binary_search.lib两个文件到demo工程文件下的demo文件夹下
• 打开demo项目,手动添加头文件binary_search.h
• #pragma comment(lib,"binary_search.lib")放在main主函数之前
• ctrl + F5 运行代码 得到"找到了，下标为6"的打印结果

应用场景:

• 假设自己写出了二分查找的代码，客户A想买这份代码，但是你又想同时卖给客户B。
• 于是只把binary_search.h和binary_search.lib两个文件卖给了客户A
• 二分查找的具体代码还保存在binary_search.c中，也就是说并没有向这两个客户提供源代码
• 客户只能调用这个函数但函数内部如何实现的一无所知