C 语言二分查找算法

二分查找是一种在排序数组中查找特定元素的快速方法。此算法的初始任务是将目标值与数组的中间元素进行比较。如果目标值包含在中间元素中，则搜索被认为成功。如果目标值小于中心元素，算法将在数组的左半部分进行搜索。如果目标值大于中心元素，程序将扫描数组的右半部分。这个方法会一直重复，直到找到目标值或搜索范围耗尽。

用途

数据库、搜索引擎和数据处理只是使用二分查找策略的一些应用。

特性

• 输入值的数组必须已排序。
• 通过每次迭代，该方法将搜索范围缩小一半，使其对大型数据集特别有效。
• 该算法的最坏情况时间复杂度为 O (log n)。
• 程序通过分而治之的策略来查找所需值。

这是用 C 语言编写的二分查找算法的一个简单示例

输出

Target found at index 2

• binary_search 函数接受四个参数：要搜索的数组、搜索范围的左边界和右边界，以及要查找的目标值。如果找到所需值，该函数将返回其索引；否则，它返回 -1。
• main 函数创建一个名为 arr 的数组和一个名为 target 的值。然后使用 binary_search 函数搜索数组中的目标值。如果找到了目标值，函数将返回其所在的索引。否则，将显示消息“未找到目标”。
• 二分查找算法的实现很简单。我们首先将左边界设置为数组的初始索引，将右边界设置为数组的最后一个索引。只要左边界小于或等于右边界，数组就会再循环一次。我们在循环内使用公式 (left + right) / 2 来计算搜索范围的中间索引。此公式计算中间索引的向下取整的整数值。
• 将数组的中心元素与目标值进行比较。如果它们相等，则返回中心元素的索引。如果所需值小于中心元素，我们将右边界更改为比中间索引小一。否则，我们将左边界调整为比中心索引大一。我们一直这样做，直到找到目标值或搜索空间被填满。
• 二分查找算法的时间复杂度为 O(log n)，其中 n 是数组大小。这比线性搜索（时间复杂度为 O(n)，其中 n 是数组大小）效率高得多。
• 最后，二分查找技术提供了一种查找排序数组中特定元素的有效方法。它易于构建，时间复杂度为 O(log n)，使其成为大型数据集的高效方法。

优点

• 对于大型数据集，二分查找算法非常高效，并且能够处理各种输入大小。
• 该算法几乎可以用所有编程语言轻松实现。

缺点

• 在使用二分查找技术之前，必须对输入数组进行排序，这会消耗更多的时间和内存。
• 该算法不能应用于未排序的数组。
• 如果输入数组未排序，该算法可能会产生不正确的结果。
• 由于该技术开销可能超过其优势，因此二分查找算法不适用于小型数据集。

结论

使用二分查找技术可以快速搜索排序数组中的特定元素。它采用分而治之的策略，在每次迭代中将搜索范围减半，使其对大型数据集非常有效。但是，在使用二分查找技术之前，必须对输入数组进行排序，这会消耗额外的时间和内存。二分查找算法是一种复杂的数据处理工具，在各行各业中得到广泛应用。