C++怎么实现一个二分查找_C++在有序数组中高效查找元素的算法-C++-PHP中文网

C++怎么实现一个二分查找_C++在有序数组中高效查找元素的算法

冰火之心

发布： 2025-11-20 16:10:40

原创

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二分查找在有序数组中通过不断缩小搜索区间定位目标值，时间复杂度为O(log n)。可采用循环或递归实现：循环方式效率高，避免函数调用开销；递归方式逻辑清晰，便于理解。C++标准库提供std::binary_search、std::lower_bound和std::upper_bound等函数，推荐优先使用以提升开发效率与安全性。手动实现有助于理解原理，但需确保数组有序，否则结果不可预测。

c++怎么实现一个二分查找_c++在有序数组中高效查找元素的算法

二分查找是一种在有序数组中快速定位目标值的高效算法，时间复杂度为 O(log n)。C++ 中可以通过循环或递归方式手动实现，也可以借助标准库函数完成。

基本原理

二分查找的核心思想是每次将搜索区间缩小一半：

设定左边界 left 和右边界 right
计算中间位置 mid = left + (right - left) / 2（避免整数溢出）
比较 arr[mid] 与目标值：
- 相等：找到目标，返回索引
- 小于目标：搜索右半部分，left = mid + 1
- 大于目标：搜索左半部分，right = mid - 1
重复直到区间为空（未找到）

循环实现二分查找

使用 while 循环实现更高效，避免函数调用开销：

int binarySearch(int arr[], int size, int target) {
    int left = 0;
    int right = size - 1;
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>while (left <= right) {
    int mid = left + (right - left) / 2;

    if (arr[mid] == target) {
        return mid; // 返回下标
    } else if (arr[mid] < target) {
        left = mid + 1;
    } else {
        right = mid - 1;
    }
}

return -1; // 未找到

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}

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递归实现方式

递归写法逻辑清晰，适合理解算法流程：

int binarySearchRecursive(int arr[], int left, int right, int target) {
    if (left > right) {
        return -1;
    }
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>int mid = left + (right - left) / 2;

if (arr[mid] == target) {
    return mid;
} else if (arr[mid] < target) {
    return binarySearchRecursive(arr, mid + 1, right, target);
} else {
    return binarySearchRecursive(arr, left, mid - 1, target);
}

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}

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使用 C++ 标准库

STL 提供了多个现成的二分查找工具，推荐在实际开发中优先使用：

std::binary\_search：判断元素是否存在
std::lower\_bound：返回第一个不小于目标值的迭代器
std::upper\_bound：返回第一个大于目标值的迭代器

示例代码：

#include <algorithm>
#include <vector>
<p>std::vector<int> nums = {1, 3, 5, 7, 9};</p><p>// 检查是否存在
bool found = std::binary_search(nums.begin(), nums.end(), 5);</p><p>// 获取位置
auto it = std::lower_bound(nums.begin(), nums.end(), 5);
if (it != nums.end() && *it == 5) {
int index = it - nums.begin();
}</p>

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基本上就这些。手动实现有助于理解原理，标准库则更安全高效。注意前提是数组必须有序，否则结果不可预测。

以上就是C++怎么实现一个二分查找_C++在有序数组中高效查找元素的算法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！