zong 发表于 2008-12-15 11:52:37

二分查找算法 得一些疑惑。

先来一个code section

define int[] arr = {low..high},low=0,high=arr.length - 1 ,mid = 0,key= n;

while(low <= high) {
   mid = (low + high) / 2; //每次去区间的中间索引。
   if(arr == key) return mid; //恰好相等,则直接返回 mid
   if(arr > key) high = mid - 1;//当前索引数据大于key,则知道,key必然在 arr中,这个时候low不变,high = mid - 1;
   if(arr < key) low = mid + 1; //当然索引数据小与key ,则知道,key必然在arr中,这个时候high 不便。low= mid +1;
}
//找不到 -1
return -1;

用公式给出则:

mid = arr;
key < arr;
key > arr;

如果思路按照这个走下去, 发现这个算法很有意思, 至少我感觉就很爽。

例如 有这么一个序列:

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10

我要找 7。按如上算法推理过程如下:

n{1.2.3.4.5.6.7.8.9.10};
low = 0;
high = n.size;

10/2 = 5

根据规则 这个时候 high是不变得,low = (10/2) + 1;

继续: (low = 6+ high = 10) / 2 = 8;
8已经大于7,所以low = 6 + high = 10 - 1) / 2= 7 于是找出来了。我发现这么一个问题,如果按四舍五入,那么结果应该是 8, 这样子就会陷入一种循环中去了。

实际上,写道这里,可能各位朋友还不知道我想表达什么意思。 :(
我主要是对于这样一个推力过程感到困惑,抽象思维太弱。 各位可以给出一个严谨的推理过程么?   还有,二分查找算法主要用于什么地方?

我数学基础很差, 以前一直逃避算法 这些东西,觉得自己搞不定。 例如这个程序,我现在也大致知道他的原理和用法,但是对于其内部的一个抽象过程,我很迷糊, 这样,要不多长时间我可能就忘记了。 只有真正明白了 内在,才是真正掌握了这个算法。而且,我发现这个算法思维过程在现实世界中也能找到很多对应。我想这就是数学的美丽把?

我最近对数学 极为感兴趣。 觉得每天最爽的消磨时间就是找一个算法,然后去找他的内在机理。 这个算法也是我在研究顺序插入排序的时候 突然冒出来的想法, 这样子就可以每次减少一倍的查询时间.:)

我没有受过专业的科学训练. 所以在描述和思维上还请见谅. :)

medie2005 发表于 2008-12-15 11:57:29

在计算机的实现中,整数‘/’是按下取整来操作的,不是按四舍五入。

仙剑魔 发表于 2008-12-15 12:39:23

简单来说,是否四舍五入是可以人为控制的

无心人 发表于 2008-12-15 13:36:02

具体如何结束在你的算法控制

zong 发表于 2008-12-15 16:26:40

各位,谢谢回复. 不过,我想了解的是这样一个推理过程的数学描述?!

就是数学规则, 一种抽象过程。

我自己稍微有个想法, 今天吃饭回来时突然想出来的,那就是不管 low .. high 得位置如何变化, 他们的和都是 这个集合的长度.

我现在还在公司,没经历去思考,今天晚上整理写思路,再求证下。

我觉得各位可能觉得这个算法实在简单?

我想要这个算法背后的一个具体的数学推理过程,也就是抽象过程。

:)

liangbch 发表于 2008-12-15 16:53:20

不对呀,如果在10000个元素的表中查找噢乖一个元素,该元素位于第2个。
经过多次折半,最终low 可能会是1,high可能是3. 1+3怎么等过等于集合长度了。

zong 发表于 2008-12-15 17:00:43

原帖由 liangbch 于 2008-12-15 16:53 发表 http://bbs.emath.ac.cn/images/common/back.gif
不对呀,如果在10000个元素的表中查找噢乖一个元素,该元素位于第2个。
经过多次折半,最终low 可能会是1,high可能是3. 1+3怎么等过等于集合长度了。

谢谢你提出。 我忘记说了,我说的情况时在 递增的时候他们low high 得和总是集合长度,
如果始终是 递减,则 无序考虑他的范围是在逐渐缩小。

至于具体的一个抽象过程 和 数学解释, 我还无法解释。

:)

无心人 发表于 2008-12-15 17:04:58

zong 发表于 2008-12-15 17:13:20

谢谢你提出。 我忘记说了,我说的情况时在 递增的时候(初始状态时候的划分,)他们low high 得和总是集合长度,
如果始终是 递减,则 无序考虑他的范围是在逐渐缩小。

例如:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10 = n ; low = 1; high = 10;key=7;
需要 7, 则
mid = (low + high) / 2 = 5
n < key ;
n   =((low = mid + 1= 6 ) + high) / 2 = 8
n > key;
n = ((high = mid -1 = 7)+ low = 6) / 2 =7 ;
n == key

这个过程如果一开始递增的话,那么以后不管是再次的递增或递减他的low+high == n.length;

假如需要 3 则
mid = (low + high) / 2 = 5
n > key ;
n   =((high = mid - 1= 4 ) + (low= 0)) / 2 = 2;
n < key;
n   =((low= mid + 1= 3 ) + (high= 4)) / 2 = 3;
n == key;
至于具体的一个抽象过程 和 数学解释, 我还无法解释。

:)

zong 发表于 2008-12-15 22:11:29

再次修正:
这个算法就是 不断的缩小查找算法,不管是正向还是逆向(- or +).
例如,
arr
low= 0,high = 9;
我要找7 ,哪么 即
mid = (low + high) /2;
mid = 5;
arr < 7
mid = (low = (mid + 1) + high) /2; // high不变,low = mid+1,因为根据上述条件则可知道arr肯定小于 7,则知道 low的范围肯定不包括 mid,所以 mid + 1;
arr > 7
mid = (low + high = mid - 1) /2;//low 不变,因为上述条件已经表明(我不知道该如何给出一个恰当的描述,但是应该很好理解,可惜我当时就是不理解,所以绕了很多弯路)。 high = mid- 1 是因为已经可以确定 当前状态下 的 arr 必定 大于7 。 哪么,现在的情形就是:
7 = arr
正确得到结果,结束。

我从中有两个认识。
1. 范围是在不断的缩小中的、
2.每次的 +1 or -1 是在不断的排除已经计算过的数.

啊,我觉得我明白了这个算法的原理和数学过程。 但是 我不能很清晰的将他表达出来。

:(    大家见谅..

才发现,单纯为了描述而描述是很没质量的,这个跟帖明显没有前几个好。 因为前几个是迫切的想求的知道和思路,而现在是已经明白了。 在描述的时候就不知道该如何表达了。

:)
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