C++ 算法 binary_search()函数

C++算法 binary_search() 函数用于检查范围 [first, last) 中的元素是否等于 val（或二进制谓词），如果是则返回 true，否则返回 false。

• 范围 [first, last) 必须满足以下所有条件:
  • 相对于元素 < val 或 comp（element, val）进行分区。
  • 相对于 !(val < element) 或 !comp(value, element) 进行分区。
  • 对于所有元素，如果 element < val 或 comp（element, val）为 true，则 !(val < element) 或 !comp(val, element) 也为 true。
• 第一个版本使用 operator< 来比较元素，第二个版本使用给定的比较函数 comp。

语法

default (1)       template <class ForwardIterator, class T>
                        bool binary_search (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                             const T& val);

custom (2)      template <class ForwardIterator, class T, class Compare>
                       bool binary_search (ForwardIterator first, ForwardIterator last,
                             const T& val, Compare comp);

参数

first ：指向要搜索范围中第一个元素的前向迭代器。

last ：指向要搜索范围中最后一个元素的后向迭代器。

comp ：用户定义的二元谓词函数，接受两个参数并返回true，如果两个参数按顺序排列，则返回false。它遵循严格弱排序以对元素进行排序。

val ：要比较范围中元素的上界的值。

返回值

如果找到一个等于val的元素，则返回true，否则返回false。

复杂度

平均情况下，复杂度在first和last之间的距离上是对数级的 ：执行多达log2(N) + 2次元素比较，其中N = last – first。

数据竞争

访问范围[first，last)中的对象。

异常

如果元素比较或迭代器上的操作引发异常，则此函数会抛出异常。

请注意，无效的参数会导致未定义的行为。

示例1

让我们看一个简单的示例来演示使用binary_search()函数：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main()
{
  vector<int> v = {3, 1, 4, 6, 5};

  if (binary_search(v.begin(), v.end(), 4)) {
    cout << "4 found" << endl;
  }
  else {
    cout << "4 not found" << endl;
  }

  return 0;
}

输出：

4 found

示例2

让我们看另一个简单的示例：

#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::binary_search, std::sort
#include <vector>       // std::vector

using namespace std;

bool myfunction (int i,int j) { return (i<j); }

int main () {
  int myints[] = {1,2,3,4,5,4,3,2,1};
  vector<int> v(myints,myints+9);                         // 1 2 3 4 5 4 3 2 1

  // using default comparison:
  sort (v.begin(), v.end());

  cout << "looking for a 3... ";
  if (binary_search (v.begin(), v.end(), 3))
    cout << "found!\n"; else cout << "not found.\n";

  // using myfunction as comp:
  sort (v.begin(), v.end(), myfunction);

  cout << "looking for a 6... ";
  if (binary_search (v.begin(), v.end(), 6, myfunction))
    cout << "found!\n"; else std::cout << "not found.\n";

  return 0;
}

输出：

looking for a 3... found!
looking for a 6... not found.

示例3

让我们看一个简单的示例，使用比较函数来比较元素:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main()
{
  int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10};
  vector<int> v(a, a+9);
  cout <<"\nHere are the values in the vector:\n";
  for (vector<int>::size_type i=0; i<v.size(); i++)
    cout <<v.at(i)<<" ";

  if (binary_search(v.begin(), v.end(), 3))
    cout <<"\nThe value 3 was found.";
  else
    cout <<"\nThe value 3 was not found.";

  if (binary_search(v.begin(), v.end(), 8))
    cout <<"\nThe value 8 was found.";
  else
    cout <<"\nThe value 8 was not found.";

  return 0;
}

输出：

Here are the values in the vector:
1 2 3 4 5 6 7 9 10 
The value 3 was found.
The value 8 was not found.

示例4

我们再来看一个简单的示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <functional>  
#include <iomanip>     
using namespace std;

void print(vector <int> vs)
{   
    vector <int>::iterator i;
    for(i = vs.begin(); i != vs.end(); i++)
    {
        cout << left << setw(2) << *i;
    }
    cout << endl;
}

int main () {
    int arr[] = {1, 5, 2, 9, 8, 4, 3, 7, 6};
    int alen = sizeof(arr) / sizeof(int);
    vector <int> v(arr, arr + alen); 

    sort (v.begin(), v.end());
    cout << "Sorted vector elements : ";
    print(v);
    // Searching without using predicate
    cout << "Searching for 4 : ";
    if (binary_search (v.begin(), v.end(), 4))
        cout << "found!" << endl;
    else
        cout << "not found." << endl;
    // Searching using predicate
    cout << "Searching for element greater than 9 : ";
    if (binary_search(v.begin(), v.end(), 9, greater<int>()))
        cout << "found!" << endl;
    else
        cout << "not found." << endl;
    return 0;
}

输出：

Sorted vector elements : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
Searching for 4 : found!
Searching for element greater than 9 : not found.