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c++中如何实现二分查找_c++二分查找算法实现

浅磊同学_5974

浅磊同学_5974

发布时间:2026-01-16 09:21:09

|

485人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::lower_bound和std::upper_bound可直接用于二分查找:前者找首个≥target位置,后者找首个>target位置,二者结合得target的完整迭代器范围,适用于随机访问容器。

c++中如何实现二分查找_c++二分查找算法实现

std::lower_bound 和 std::upper_bound 能直接用,别手写循环

绝大多数场景下,std::lower_bound 和 std::upper_bound 就是你要的二分查找。它们要求容器已排序(或传入相同比较器),时间复杂度 O(log n),且经过标准库充分测试,边界处理比手写更可靠。

  • 查第一个 ≥ target 的位置 → 用 std::lower_bound
  • 查第一个 > target 的位置 → 用 std::upper_bound
  • 两者结合可得 [first, last) 区间内所有 target 的迭代器范围
  • 对 std::vector、普通数组指针、std::array 都适用,只要支持随机访问迭代器

手写 while 循环时,left

取决于你定义的搜索区间是闭区间 [left, right] 还是左闭右开 [left, right)。前者常用 left ,后者必须用 <code>left 。混用会导致死循环或越界。

  • 闭区间写法:初始化 right = vec.size() - 1,循环条件 left ,更新时 <code>right = mid - 1 / left = mid + 1
  • 左闭右开写法:初始化 right = vec.size(),循环条件 left ,更新时 <code>right = mid / left = mid + 1
  • 返回值含义不同:闭区间若未找到通常返回 -1;左闭右开习惯返回 left(即插入位置),需额外判断 vec[left] == target

自定义比较函数时,operator

如果你的容器元素不是基础类型(比如 struct 或 class),或想按特定字段查找,必须确保 std::lower_bound 的第三个参数(比较函数)与容器排序所用逻辑完全一致。否则行为未定义。

  • 排序用了 std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](const auto& a, const auto& b) { return a.id
  • 查找也得用同签名的 lambda:std::lower_bound(vec.begin(), vec.end(), target_id, [](const auto& e, int id) { return e.id
  • 注意参数顺序:比较函数应为 (value_type, T) 或 (T, value_type),取决于你是查“小于 target”还是“target 小于某值”——lower_bound 要求的是 comp(value, target) == true 表示 value 在 target 前
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
<p>struct Person {
int id;
std::string name;
};</p><p>int main() {
std::vector<Person> people = {{1,"Alice"}, {3,"Bob"}, {5,"Charlie"}, {7,"Diana"}};</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 按 id 排序(已满足)
int target = 5;
auto it = std::lower_bound(people.begin(), people.end(), target,
    [](const Person& p, int id) { return p.id < id; });

if (it != people.end() && it->id == target) {
    std::cout << "Found: " << it->name << "\n";
} else {
    std::cout << "Not found\n";
}

}

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浮点数二分要小心精度和终止条件

对浮点数做二分(比如解方程、找阈值),不能依赖 left == right 终止。必须设定精度容差(如 1e-6)或最大迭代次数,否则可能死循环。

  • 避免用 while (left 直接比较浮点数
  • 推荐用迭代次数控制:for (int i = 0; i —— 100 次足够把区间缩小到 <code>1e-30 级别
  • 或者用 while (right - left > eps),但需确保 eps 大于浮点数的机器精度(std::numeric_limits<double>::epsilon()</double> 是相对误差,不适用于此)
  • mid 计算建议用 mid = left + (right - left) / 2.0,避免 left + right 溢出(对 double 影响小,但写成习惯更安全)

实际用的时候,先看能不能走 std::lower_bound;非要手写,就盯死区间定义和终止条件;查浮点数,别信相等判断。

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