c语言实现二分搜索算法

二分搜索针对有序的数组，每次和中间元素比较，如果相等则直接返回，如果不相等则搜索范围可以减半。二分法可以将复杂度从 Ο(n) 降到 Ο(log n)。 本来以为二分法很简单，半分钟搞定，但写起来尼玛才发现不是这里有点问题，就是那里有问题。

针对整数的二分搜索

直接上代码：

int binary_search(int data[], int n, int x)
{
if(n <= 0 || x < data[0] || x > data[n-1]){
return -1;
}
int left = 0, right = n-1;
int middle;
while(left <= right){
middle = (left + right)/2;
if(x == data[middle]){
return middle;
}else if(x > data[middle]){
left = middle + 1;
}else{
right = middle - 1;
}
}
return -1;
}

上面假定的 data 是按升序排列。

通用的二分搜索算法

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
 
int binary_search(void *data, int n, int size, void *ele, int(*cmp)(void*, void*))
{
if(n <= 0 || (*cmp)(ele, data) < 0 || (*cmp)(data+(n-1)*size, ele) < 0){
return -1;
}
int left = 0, right = n-1;
int middle;
while(left <= right){
middle = (left + right)/2;
if((*cmp)(ele, data+size*middle) == 0){
return middle;
}else if((*cmp)(data+size*middle, ele) < 0){
left = middle + 1;
}else{
right = middle - 1;
}
}
return -1;
}
 
int cmp_int(void *a, void *b){
return *(int*)a - *(int*)b;
}
 
int main()
{
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
int x = 3;
    
int index = binary_search(data, 10, sizeof(int), &x, cmp_int);
printf("%d\n", index);    // 2
    
return 0;
}

通用的版本有些奇葩，多处用到 void*， 这是 c 的常用伎俩。如果使用 c++ 模板的话也会好很多。

标准库算法

c 的 stdlib.h 头文件提供了一个二分搜索函数： void *bsearch(const void *key, const void *base, size_t nmem, size_t size, int (*comp)(const void *, const void *)); 和上面的原型大体一样，只是顺序不同而已。

c++ 的二分搜索：bool binary_search (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val);