关于C语言的二分法

1.二分法

二分法所属现代词,指的是数学领域的概念,经常用于j计算机中的查找过程中。

2.基本思想

把函数f(x)的零点所在的区间[a,b](满足f(a)*f(b)<0)“一分为二”,得到[a,m]和[m,b]。根据“f(a)*f(m)<0”是否成立,取出零点所在的区间[a,m]或[m,b],仍记为[a,b]。所对得的区间[a,b]重复上述步骤,直到包含零点的区间[a,b]“足够小”,则[a,b]内的数可以作为方程的近似解。

3.证明方法

二分法(dichotomie) 即一分为二的方法. 设[a,b]为R的闭区间. 逐次二分法就是造出如下的区间序列([an,bn]):a0=a,b0=b,且对任一自然数n,[an+1,bn+1]或者等于[an,cn],或者等于[cn,bn],其中cn表示[an,bn]的中点。

4.例题

假设在数组a中的数据是按由小到大顺序排列的:[-12 0 6 16 23 56 80 100 110 115],从键盘上输入一个数80,判定该数是否在数组中,若在,输出所在序号。

TIPS:

第一步:设low、mid和high三个变量,分别指示数列中的起始元素、中间元素和最后一个元素位置,其初始值为low=0,high=9,mid=4,判断mid指示的数是否为所求,mid指示的数是23,不是要找的80,须继续进行查找。

                        [-12,0,6,16,23,56,80,100,110,115,]

                       low          mid                     high

 第二步:确定新的查找区间。因为80大于23,所以查找范围可以缩小为23后面的数,新的查找区间为[56 80 100 110 115],low,mid,high分别指向新区间的开始、中间和最后一个数。实际上high不变,将low(low=mid+1)指向56,mid(mid=(low+high)/2)指向100,还不是要找的80,仍须继续查找。              

-12,0,6,16,23[,56,80,100,110,115,]

                      low   mid   high

第三步:上一步中,所找数80比mid指示的100小,可知新的查找区间为[56 80],low不变,mid与high的值作相应的修改。mid指示的数为56,还要继续查找。

-12,0,6,16,23[,56,80,]100,110,115,

                     low high

                     mid

第四步:根据上一步的结果,80大于mid指示的数56,可确定新的查找区间为[80],此时,low与high都指向80,mid亦指向80,即找到了80,到此为止,查找过程完成。

-12,0,6,16,23,56,[80,]100,110,115,

                           low 

                           mid

                           high

代码如下:

#define M 10                           //***宏定义***//

#include<stdio.h>                 //***头文件***//

int main()

{

    static int a[M]={-12,0,6,16,23,56,80,100,110,115};       //***定义数组***//
    int n,low,mid,high,found;
    low=0;
    high=M-1;
    found=0;
    printf("Input a number to be searched:");
    scanf("%d",&n);                                                           //***输入一个要查找的数***//
    while(low<=high)                                                        //***循环语句***//
    {
        mid=(low+high)/2;                                             //***判断中间数***
        if(n==a[mid])
        {
            found=1;                                                       //***成立就跳出循环,继续下一个if的判断***//  
            break;
        }
        else if(n>a[mid])                                             //***大于mid时,把mid+1的数赋值给low***//
            low=mid+1;                                          
        else                                                               //***小于mid时,把mid+1的数赋值给high***//
            high=mid-1;
    }
    if(found==1)
    {
        printf("The index of %d is %d",n,mid);
    }
    else
        printf("There is not %d",n);

}

运行结果:


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