Java中的線性搜索一直是在數組中查找元素的首選方法。它按順序搜索數組的每個元素,并且非常容易實現。但是,當所討論的數組包含數萬個元素時,線性搜索的缺點是顯而易見的。在這種情況下,Binary Search實現的“分而治之”方法對于具有時間和空間復雜性的程序員來說更加有效和可取。
二進制搜索
在二進制搜索中,數組被反復分成兩半,直到找到鍵(正在搜索的元素)。分割是虛擬的,即保持數據的完整性。每次迭代時,數組的中間值都是集中的。如果該值等于我們正在尋找的鍵,則循環或遞歸函數終止。否則,它會繼續循環。如果中間值大于鍵,則該函數將焦點放在數組的前半部分,反之亦然。重復此過程,直到找到密鑰或循環訪問整個陣列。
線性搜索和二進制搜索之間的區別
二進制搜索算法
二進制搜索的算法如下。
確定陣列的第一個點和最后一個點。每次迭代時,這些點將根據數組和正在搜索的鍵進行調整。
循環訪問數組并比較當前第一個點和最后一個點之間的中間值。在第一次迭代中,第一個和最后一個變量將與數組中的實際變量相同。
如果鍵大于中間值,則該值的索引將存儲在新的“First”變量中。
如果鍵小于中間值,則該值的索引將存儲在“Last”變量中。
重復此條件,直到以下兩個條件之一變為真:
找到密鑰。
已迭代整個數組。
下面給出了迭代二進制搜索和遞歸二進制搜索的代碼。
迭代二進制搜索
下面給出了使用迭代方法進行二進制搜索的代碼。
遞歸二進制搜索
下面給出了使用遞歸的二進制代碼。
時間復雜度
隨著每次迭代的傳遞,數組(即搜索空間)被拆分一半。每次迭代“m”后,搜索空間的大小將更改為N / 2m。在最壞的情況下,我們只會在數組的一個遠端留下一個元素。此時,二進制搜索的復雜性將是 k = log2N。線性搜索的時間復雜度為O(N),這導致二進制搜索的速度比O(log2N)復雜度快得多。這是使用二進制搜索而不是線性搜索的主要好處。
空間復雜性
二進制搜索使用三個不同的變量 - 開始,結束和中間。這三個變量被創建為指向數組索引的內存位置的指針。因此,二進制搜索在空間方面非常有效。迭代二進制搜索的空間復雜度為 O(1)。對于遞歸實現,它是 O(log N)。