二分法查找的bug与解决

代码需求如下：

/* 
* 二分法查找操作：使用二分法查找有序数组中元素。找到返回索引，不存在 输出-1。
* 分析：二分法查找的前提是数组有序。
* 假如有一组数为3，12，24，36，55，68，75，88要查给定的值24.可设三个变量front
* ，mid，end分别指向数据的上界，中间和下界，mid=（front+end）/2.　 
*/

原始代码如下：

public class Test29{public static void main(String[] args){int[] arr = {3,12,24,36,55,68,75,88};Arrays.sort(arr);//数组上界、下界、中间值int front = 0;int end = arr.length-1;int mid = 0;Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入要查找的整数：");//输入5出现Bug,why?  front=0,end=1 进入死循环int num = sc.nextInt();//记录查询次数int count = 0;//输入数据是否存在于数组中，true表示存在，false表示不存在boolean flag = false;while(front <= end){count++;/* if(front > end){//front不可能大于endbreak;} */mid = (front + end) / 2;if(num > arr[mid]){front = mid;}else if(num == arr[mid]){flag = true;break;}else{end = mid;}}if(flag){System.out.println("该数据位于数组索引" + mid + "处，" + "查找次数：" + count);}else{System.out.println("-1," + "查找次数：" + count);}}}

这段代码写完之后，粗看没发现什么bug，但是测试的时候出现了问题，输入数字5之后进入了死循环。此时front=0，end=1。此时开始反推逻辑，其实在if的第二个分支，已经将输入的数值与中间值进行了比较，所以需要将插入的索引位置前移或后移。如果不进行这种操作，那么就很可能进入一直与中间值比较的情况，从而进入死循环。

于是翻看了Arrays类下面的二分法查找源码：

private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex,                                     int key) {        int low = fromIndex;        int high = toIndex - 1;        while (low <= high) {            int mid = (low + high) >>> 1;            int midVal = a[mid];            if (midVal < key)                low = mid + 1;            else if (midVal > key)                high = mid - 1;            else                return mid; // key found        }        return -(low + 1);  // key not found.    }

很明显，源码在进行中值操作的时候，进行了前移（high = mid - 1）或后移（ low = mid + 1），这样就避免了进入无限与中值比较的情况。

修改代码如下，问题解决：

import java.util.Arrays;import java.util.Scanner;public class Test29{public static void main(String[] args){int[] arr = {3,12,24,36,55,68,75,88};Arrays.sort(arr);//数组上界、下界、中间值int front = 0;int end = arr.length-1;int mid = 0;Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入要查找的整数：");//输入5出现Bug,why?  front=0,end=1 进入死循环int num = sc.nextInt();//记录查询次数int count = 0;//输入数据是否存在于数组中，true表示存在，false表示不存在boolean flag = false;while(front <= end){count++;/* if(front > end){//front不可能大于endbreak;} */mid = (front + end) / 2;if(num > arr[mid]){front = mid + 1;}else if(num == arr[mid]){flag = true;break;}else{end = mid - 1;}}if(flag){System.out.println("该数据位于数组索引" + mid + "处，" + "查找次数：" + count);}else{System.out.println("-1," + "查找次数：" + count);}}}