
【計】 binary search
bisect; bisection
【計】 dichotomizing
【醫】 bipartition
【計】 find; seek; seeking
對分查找(duì fēn chá zhǎo),英文對應術語為"Binary Search",是一種基于有序數據集的高效查找算法。其核心原理是通過不斷将搜索範圍對半分割,逐步縮小目标值的可能區域,直至定位到目标元素或确認其不存在。
從算法實現角度分析,對分查找需滿足兩個前置條件:1)數據集必須按升序或降序排列;2)元素支持隨機訪問。其時間複雜度為$O(log n)$,空間複雜度為$O(1)$,顯著優于線性查找的$O(n)$複雜度。該算法在計算機科學領域被廣泛應用于數據庫索引、遊戲開發中的碰撞檢測等場景。
根據《算法導論》(Introduction to Algorithms)的經典定義,标準實現流程包含四個步驟:
在編程語言層面,Python官方文檔建議使用bisect模塊
實現該算法,而Java标準庫則通過java.util.Arrays.binarySearch
提供優化實現。美國國家标準技術研究院(NIST)的算法手冊特别強調,當處理超過10量級的數據時,對分查找相比線性搜索可提升至少20倍效率。
該算法的變體包括旋轉數組查找、模糊值查找等進階應用,這些改進方案被收錄于ACM算法專題論文集中。在實際軟件開發中,谷歌開發者指南建議優先考慮對分查找處理靜态數據集,而動态數據集更適合結合二叉搜索樹實現。
對分查找(又稱二分查找)是一種針對有序序列的高效搜索算法,其核心思想是通過不斷縮小搜索範圍,快速定位目标值。以下是詳細解釋:
前提條件
數據必須有序(升序或降序),否則無法通過比較中間值确定下一步搜索方向。
操作步驟
數學表示
每次将區間縮小為原長度的一半,時間複雜度為$O(log n)$,遠優于線性查找的 $O(n)$。
假設在有序數組 [2, 5, 8, 12, 16, 23, 38]
中查找 16
:
[0, 6]
,中間位置是 3,對應值 12
;12 < 16
,調整區間為右半部分 [4, 6]
;23
;23 > 16
,調整區間為左半部分 [4, 4]
;16
匹配目标,查找成功。若需進一步了解具體代碼實現或邊界條件處理,可參考算法教材或編程教程。
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