C++ 使用动态数组实现二分查找

介绍

二分查找（Binary search）是一种在已排序数组中查找元素索引位置的方法。在 C++ 中，我们可以通过两种方式实现二分查找——迭代（iterative）和递归（recursive）。在本实验中，我们将使用动态数组（dynamic array）来执行二分查找操作。

Skills Graph

创建一个新的 C++ 文件

首先，我们在 ~/project 目录下创建一个名为 main.cpp 的 C++ 文件。

touch ~/project/main.cpp

包含头文件

接下来，我们包含必要的头文件——iostream、algorithm 和 vector。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

创建动态数组并填充元素

我们使用 vector 类创建一个整数动态数组，并用已排序的整数填充它。

vector<int> arr = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15};

实现二分查找函数

接下来，我们实现二分查找函数，该函数使用迭代方法在已排序数组中查找元素的索引位置。

int binarySearch(vector<int> arr, int target) {
    int low = 0;
    int high = arr.size() - 1;
    int mid;

    while (low <= high) {
        mid = (low + high) / 2;

        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        } else if (arr[mid] > target) {
            high = mid - 1;
        } else {
            low = mid + 1;
        }
    }

    return -1;
}

调用二分查找函数并输出结果

最后，我们调用二分查找函数，传入要查找的元素，并将结果输出到控制台。

int target = 7;
int result = binarySearch(arr, target);

if (result == -1) {
    cout << "Element not found!" << endl;
} else {
    cout << "Element found at index " << result << endl;
}

编译并运行程序

在终端中通过运行以下命令编译并执行程序：

g++ main.cpp -o main && ./main

最终代码

以下是 main.cpp 文件的完整代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

int binarySearch(vector<int> arr, int target) {
    int low = 0;
    int high = arr.size() - 1;
    int mid;

    while (low <= high) {
        mid = (low + high) / 2;

        if (arr[mid] == target) {
            return mid;
        } else if (arr[mid] > target) {
            high = mid - 1;
        } else {
            low = mid + 1;
        }
    }

    return -1;
}

int main() {
    vector<int> arr = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15};
    int target = 7;
    int result = binarySearch(arr, target);

    if (result == -1) {
        cout << "Element not found!" << endl;
    } else {
        cout << "Element found at index " << result << endl;
    }

    return 0;
}

总结

在本实验中，我们学习了如何在 C++ 中使用动态数组执行二分查找。我们使用了迭代方法，并实现了一个二分查找函数来在已排序数组中查找元素的索引位置。我们还学习了如何在 C++ 中使用 vector 类创建动态数组。