程序员编程艺术第二十五章：Jon Bentley：90%无法正确实现二分查找

第二十五章：二分查找实现（Jon Bentley：90%程序员无法正确实现）

作者：July

出处：结构之法算法之道

引言

Jon Bentley：90%以上的程序员无法正确无误的写出二分查找代码。也许很多人都早已听说过这句话，但我还是想引用《编程珠玑》上的如下几段文字：

“二分查找可以解决（预排序数组的查找）问题：只要数组中包含T（即要查找的值），那么通过不断缩小包含T的范围，最终就可以找到它。一开始，范围覆盖整个数组。将数组的中间项与T进行比较，可以排除一半元素，范围缩小一半。就这样反复比较，反复缩小范围，最终就会在数组中找到T，或者确定原以为T所在的范围实际为空。对于包含N个元素的表，整个查找过程大约要经过log(2)N次比较。

多数程序员都觉得只要理解了上面的描述，写出代码就不难了；但事实并非如此。如果你不认同这一点，最好的办法就是放下书本，自己动手写一写。试试吧。

我在贝尔实验室和IBM的时候都出过这道考题。那些专业的程序员有几个小时的时间，可以用他们选择的语言把上面的描述写出来；写出高级伪代码也可以。考试结束后，差不多所有程序员都认为自己写出了正确的程序。于是，我们花了半个钟头来看他们编写的代码经过测试用例验证的结果。几次课，一百多人的结果相差无几：90%的程序员写的程序中有bug（我并不认为没有bug的代码就正确）。

我很惊讶：在足够的时间内，只有大约10%的专业程序员可以把这个小程序写对。但写不对这个小程序的还不止这些人：高德纳在《计算机程序设计的艺术 第3卷 排序和查找》第6.2.1节的“历史与参考文献”部分指出，虽然早在1946年就有人将二分查找的方法公诸于世，但直到1962年才有人写出没有bug的二分查找程序。
”——乔恩·本特利，《编程珠玑（第1版）》第35-36页。

你能正确无误的写出二分查找代码么？不妨一试。

二分查找代码

二分查找的原理想必不用多解释了，不过有一点必须提醒读者的是，二分查找是针对的排好序的数组。OK，纸上读来终觉浅，觉知此事要躬行。我先来写一份，下面是我写的一份二分查找的实现（之前去某一家公司面试也曾被叫当场实现二分查找，不过结果可能跟你一样，当时就未能完整无误写出），有任何问题或错误，恳请不吝指正：

01.//二分查找V0.1实现版  
02.//copyright@2011 July  
03.//随时欢迎读者找bug，email：zhoulei0907@yahoo.cn。  
04.  
05.//首先要把握下面几个要点：  
06.//right=n-1 => while(left <= right) => right=middle-1;  
07.//right=n   => while(left <  right) => right=middle;  
08.//middle的计算不能写在while循环外，否则无法得到更新。  
09.  
10.int binary_search(int array[],int n,int value)  
11.{  
12.    int left=0;  
13.    int right=n-1;  
14.    //如果这里是int right = n 的话，那么下面有两处地方需要修改，以保证一一对应：  
15.    //1、下面循环的条件则是while(left < right)  
16.    //2、循环内当array[middle]>value 的时候，right = mid  
17.  
18.    while (left<=right)          //循环条件，适时而变  
19.    {  
20.        int middle=left + ((right-left)>>1);  //防止溢出，移位也更高效。同时，每次循环都需要更新。  
21.  
22.        if (array[middle]>value)  
23.        {  
24.            right =middle-1;   //right赋值，适时而变  
25.        }   
26.        else if(array[middle]<value)  
27.        {  
28.            left=middle+1;  
29.        }  
30.        else  
31.            return middle;    
32.        //可能会有读者认为刚开始时就要判断相等，但毕竟数组中不相等的情况更多  
33.        //如果每次循环都判断一下是否相等，将耗费时间  
34.    }  
35.    return -1;  
36.}

注意点：

注释里已经说得很明白了，可还是会有不少朋友犯此类的错误：

//首先要把握下面几个要点：


//right=n-1 => while(left <= right) => right=middle-1;


//right=n => while(left < right) => right=middle;


//middle的计算不能写在while循环外，否则无法得到更新。


还有一个最最常犯的错误是@土豆：

middle= (left+right)>>1; 这样的话left与right的值比较大的时候，其和可能溢出。
（转自/article/1361440.html）