二分搜索要求容器有序,通过比较中间值缩小范围,时间复杂度O(log n)。可用递归或迭代实现,推荐迭代以节省栈空间。C++ STL提供binary_search、lower_bound和upper_bound等函数,实际开发建议优先使用STL版本,更安全高效。

在C++中实现二分搜索,前提是数组或容器必须是有序的。二分搜索通过不断缩小查找范围,将时间复杂度从线性搜索的O(n)降低到O(log n)。
基本思路
二分搜索的核心思想是:比较目标值与当前搜索区间的中间元素,根据比较结果决定向左或右继续搜索。
- 定义两个指针,left 和 right,表示当前搜索区间
- 计算中间位置:mid = left + (right - left) / 2(避免整数溢出)
- 如果中间值等于目标,返回索引
- 如果中间值小于目标,搜索右半部分
- 如果中间值大于目标,搜索左半部分
- 循环直到 left > right,未找到则返回-1
递归实现方式
int binarySearchRecursive(const vector& 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] zuojiankuohaophpcn target) return binarySearchRecursive(arr, mid + 1, right, target); else return binarySearchRecursive(arr, left, mid - 1, target);}
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调用时传入初始区间:binarySearchRecursive(arr, 0, arr.size() - 1, target);
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迭代实现方式(推荐)
int binarySearchIterative(const vector& arr, int target) { int left = 0; int right = arr.size() - 1; while (left zuojiankuohaophpcn= right) { int mid = left + (right - left) / 2; if (arr[mid] == target) return mid; else if (arr[mid] zuojiankuohaophpcn target) left = mid + 1; else right = mid - 1; } return -1; // 未找到}
迭代方式更节省栈空间,不易发生递归溢出,适合大规模数据。
使用STL中的二分搜索函数
C++标准库提供了几个高效的二分搜索函数,定义在
- std::binary_search:判断元素是否存在,返回bool
- std::lower_bound:返回第一个不小于target的元素位置
- std::upper_bound:返回第一个大于target的元素位置
示例:
vectorarr = {1, 3, 5, 7, 9}; bool found = binary_search(arr.begin(), arr.end(), 5); // true auto it = lower_bound(arr.begin(), arr.end(), 6); // 指向7 int index = it - arr.begin(); // 索引为3
基本上就这些。手动实现有助于理解原理,实际开发中建议优先使用STL函数,更安全高效。











