【DSA MOOC】有序向量二分查找的三个 版本

简介: 内容来自 TsinghuaX: 30240184X 数据结构(2015秋) 课程的Vector一章,对有序向量的二分查找有三个版本 三个版本的函数原型是一致的,都是 Rank search(T const& e, Rank lo, Rank hi) const; 其中,Rank为向量元素的秩,在此被定义为int型,lo和hi分别是查找区间的左、右界桩。

内容来自 TsinghuaX: 30240184X 数据结构(2015秋) 课程的Vector一章,对有序向量的二分查找有三个版本

三个版本的函数原型是一致的,都是 Rank search(T const& e, Rank lo, Rank hi) const;

其中,Rank为向量元素的秩,在此被定义为int型,lo和hi分别是查找区间的左、右界桩。

若查找成功,则返回元素出现的秩;查找失败返回-1.

 

版本a和版本b在实现上的区别可用下图描述,其中+1,+2表示进入此分支要进行的比较次数(即 if 语句的层数)。

就像老师说的,两个版本都比对方的最坏情况好一点,比最好情况坏一点。

b的命中总在叶结点,而a可在中间结点命中(有点像B树和B+),因此a有一半的情况比b要快,但b比a稳定且比较次数少。

 1 //版本a,中点命中直接返回(可在中间结点退出搜索),左右分支的比较次数不平衡(可用fibonacci查找优化),不稳定,失败返回-1
 2 Rank search_a(T const& e, Rank lo, Rank hi) const{
 3     while (lo < hi)
 4     {
 5         Rank mi = (lo + hi) >> 1;//向下取整,因此lo=hi时,mi=lo
 6         if (e < A[mi]) hi = mi;//进入左区间
 7         else if (A[mi] < e) lo = mi + 1;//进入右区间
 8         else return mi;
 9     }
10     return -1;
11 }
12 
13 //版本b,只能在区间长度收缩为1(抵达叶结点)时退出搜索,左右分支比较次数平衡,稳定,失败返回-1
14 Rank search_b(T const& e, Rank lo, Rank hi) const{
15     while (1 < hi - lo){
16         Rank mi = (lo + hi) >> 1;
17         e < A[i] ? hi = mi : lo = mi;
18     }
19     return A[lo] == e ? lo : -1;
20 }

 

版本c有更多语义上的规定,当查找成功时,若有多个元素与e相等,返回秩最大的那个;当查找失败时,返回应插入的位置,即最后一个小于等于e的元素的秩。

即对于成功或失败,都返回“不大于e的秩最大的元素的秩”

1 //版本c
2 Rank search_c(T const& e, Rank lo, Rank hi) const{
3     while (lo < hi){
4         Rank mi = (lo + hi) >> 1;
5         e < A[mi] ? hi = mi : lo = mi + 1;
6     }
7     return --lo;
8 }

可用下图描述版本c

 

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