二分查找的定义

二分查找也称折半查找(Binary Search)，它是一种效率较高的查找方法。但是，折半查找要求线性表必须采用顺序存储结构，而且表中元素按关键字有序排列。

算法的要求

从上面的定义我们可以知道，满足该算法的要求必须如下两点：

必须采用顺序存储结构。

必须按关键字大小有序排列。

算法的步骤

其实，二分查找也还是比较容易理解的，大概就是一分为二，然后两边比较，保留有效区间，继续一分为二查找，直到找到或者超出区间则结束，所以二分查找的基本步骤是：

确定要查找的区间

确定要二分时的参照点

区间内选取二分点

根据二分点的值，综合左右区间情况以及求解的目的，舍去一半无用的区间

继续在有效区间重复上面的步骤

算法源码

这里，我主要采用递归和非递归两种方法实现，具体如下：

首先第一种是非递归的算法实现，算法如下：

/**

* 二分查找算法

* @param array $arr 待查找区间

* @param int $number 查找数

* @return int 返回找到的键

*/

function binary_search($arr, $number) {

// 非数组或者数组为空，直接返回-1

if (!is_array($arr) || empty($arr)) {

return -1;

}

// 初始变量值

$len = count($arr);

$lower = 0;

$high = $len - 1;

// 最低点比最高点大就退出

while ($lower <= $high) {

// 以中间点作为参照点比较

$middle = intval(($lower + $high) / 2);

if ($arr[$middle] > $number) {

// 查找数比参照点小，舍去右边

$high = $middle - 1;

} else if ($arr[$middle] < $number) {

// 查找数比参照点大，舍去左边

$lower = $middle + 1;

} else {

// 查找数与参照点相等，则找到返回

return $middle;

}

}

// 未找到，返回-1

return -1;

}

然后第二种是递归的算法实现，算法如下：

/**

* @param array $arr 待查找区间

* @param int $number 查找数

* @param int $lower 区间最低点

* @param int $high 区间最高点

* @return int

*/

function binary_search_recursion(&$arr, $number, $lower, $high) {

// 以区间的中间点作为参照点比较

$middle = intval(($lower + $high) / 2);

// 最低点比最高点大就退出

if ($lower > $high) {

return -1;

}

if ($number > $arr[$middle]) {

// 查找数比参照点大，舍去左边继续查找

return binary_search_recursion($arr, $number, $middle + 1, $high);

} elseif ($number < $arr[$middle]) {

// 查找数比参照点小，舍去右边继续查找

return binary_search_recursion($arr, $number, $lower, $middle - 1);

} else {

return $middle;

}

}

算法的使用

需求是在一个排列好的区间($arr)中，查找一个数($number)的所在位置，所以，调用算法查找如下：

// 待查找区间

$arr = [1, 3, 7, 9, 11, 57, 63, 99];

// 非递归查找57所在的位置

$find_key = binary_search($arr, 57);

// 递归查找57所在的位置

$find_key_r = binary_search_recursion($arr, 57, 0, count($arr));

// 输出打印

print_r($find_key);

print_r($find_key_r);

时间复杂度分析

在有序数组中如果用暴力的算法去查找，也就是逐个遍历比较，那么时间复杂度是O(n)；但是，用二分查找后，因为每次可以舍去一半查找区间，所以会将时间复杂度减少到O(logn)，算法更优。

最后

又到了无聊的客套话时间，老规律，有问题直接留言，有想法直接说，有错误直接提出来，我都会及时回复的，谢谢。