JAVA의 이진 검색

이진 검색은 입력이 정렬될 때 적용되는 검색 기술 중 하나입니다. 여기서는 요소가 이미 정렬되어 있으므로 왼쪽으로 갈지 오른쪽으로 갈지 참조 프레임 역할을 하는 중간 요소를 찾는 데 중점을 둡니다. 이 검색은 매 반복마다 검색 기술을 최적화하는 데 도움이 되며 이진 검색이라고 하며 질문 해결에 간접적으로 적용되므로 독자는 이에 대해 스트레스를 받습니다.

Java의 이진 검색 알고리즘

다음은 이진 검색을 위해 설계된 알고리즘입니다.

시작

입력 배열 및 대상 가져오기

시작 = 0 및 끝 = (배열 크기 -1) 초기화

인도화 중간 변수

중간 = (시작+끝)/2

array[ mid ] == target이면 mid를 반환합니다.

만약 배열[ mid ]

배열[ mid ]> target이면 end = mid-1

start <=end인 경우 5단계로 이동

요소를 찾을 수 없음으로 -1을 반환합니다.

출구

이제 입력이 정렬되지 않으면 결과가 정의되지 않을 것이라고 생각해야 합니다.

메모: 중복된 항목이 있으면 어느 항목이 발견될지 보장할 수 없습니다.

Java 바이너리 검색 방법

Java에는 구현하는 세 가지 메소드가 있습니다. 이진 검색 Java에서는 다음과 같이 언급됩니다.

반복 방법
재귀적 방법
내장 방법

1. Java의 이진 검색을 위한 반복 방법

아래에 언급된 구현은 다음과 같습니다.

자바

// Java implementation of iterative Binary Search> class> BinarySearch {> > // Returns index of x if it is present in arr[l....r], else return -1> > int> binarySearch(> int> arr[],> int> l,> int> r,> int> x)> > {> > while> (l <= r) {> > int> mid = (l + r) /> 2> ;> > // If the element is present at the> > // middle itself> > if> (arr[mid] == x) {> > return> mid;> > // If element is smaller than mid, then> > // it can only be present in left subarray> > // so we decrease our r pointer to mid - 1> > }> else> if> (arr[mid]>x) {> > r = mid -> 1> ;> > // Else the element can only be present> > // in right subarray> > // so we increase our l pointer to mid + 1> > }> else> {> > l = mid +> 1> ;> > }> > }> > // We reach here when element is not present> > // in array> > return> -> 1> ;> > }> > // Driver method to test above> > public> static> void> main(String args[])> > {> > BinarySearch ob => new> BinarySearch();> > int> arr[] = {> 2> ,> 3> ,> 4> ,> 10> ,> 40> };> > int> n = arr.length;> > int> x => 10> ;> > int> result = ob.binarySearch(arr,> 0> , n -> 1> , x);> > if> (result == -> 1> )> > System.out.println(> 'Element not present'> );> > else> > System.out.println(> 'Element found at index '> > + result);> > }> }>

산출

Element found at index 3

팁: 괴짜 여러분은 다음과 같은 기능이 있는지 궁금할 것입니다. 하한() 또는 상한() C++ STL에서 발견되었을 가능성이 높습니다. 그래서 정답은 Java 9까지만 기능이 없었고 나중에 추가되었다는 것입니다.

2. 이진 검색을 위한 재귀적 방법

위 메소드를 구현하면 다음과 같습니다.

자바

// Java implementation of> // recursive Binary Search> // Driver Class> class> BinarySearch {> > // Returns index of x if it is present in arr[l..> > // r], else return -1> > int> binarySearch(> int> arr[],> int> l,> int> r,> int> x)> > {> > if> (r>= l) {> > int> mid = l + (r - l) /> 2> ;> > // If the element is present at the> > // middle itself> > if> (arr[mid] == x)> > return> mid;> > // If element is smaller than mid, then> > // it can only be present in left subarray> > if> (arr[mid]>x)> > return> binarySearch(arr, l, mid -> 1> , x);> > // Else the element can only be present> > // in right subarray> > return> binarySearch(arr, mid +> 1> , r, x);> > }> > // We reach here when element is not present> > // in array> > return> -> 1> ;> > }> > // main function> > public> static> void> main(String args[])> > {> > BinarySearch ob => new> BinarySearch();> > int> arr[] = {> 2> ,> 3> ,> 4> ,> 10> ,> 40> };> > int> n = arr.length;> > int> x => 10> ;> > int> result = ob.binarySearch(arr,> 0> , n -> 1> , x);> > if> (result == -> 1> )> > System.out.println(> > 'Element is not present in array'> );> > else> > System.out.println(> > 'Element is present at index '> + result);> > }> }>

산출

Element is present at index 3

위 방법의 복잡성

시간 복잡도: 오(로그 N)
공간 복잡도: O(1), 재귀 호출 스택을 고려하면 보조 공간은 O(log N)입니다.

3. Java에서 이진 검색을 위한 빌드 방법

배열.바이너리검색() 기본 데이터 유형일 수 있는 배열에서도 작동합니다.

위 메소드를 구현하면 다음과 같습니다.

자바

// Java Program to demonstrate working of binarySearch()> // Method of Arrays class In a sorted array> // Importing required classes> import> java.util.Arrays;> // Main class> public> class> GFG {> > // Main driver method> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > // Declaring an integer array> > int> arr[] = {> 10> ,> 20> ,> 15> ,> 22> ,> 35> };> > // Sorting the above array> > // using sort() method of Arrays class> > Arrays.sort(arr);> > int> key => 22> ;> > int> res = Arrays.binarySearch(arr, key);> > if> (res>=> 0> )> > System.out.println(> > key +> ' found at index = '> + res);> > else> > System.out.println(key +> ' Not found'> );> > key => 40> ;> > res = Arrays.binarySearch(arr, key);> > if> (res>=> 0> )> > System.out.println(> > key +> ' found at index = '> + res);> > else> > System.out.println(key +> ' Not found'> );> > }> }>

산출

22 found at index = 3 40 Not found

Java 컬렉션의 이진 검색

이제 LinkedList에서 Collections.binarySearch()가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 따라서 기본적으로 위에서 설명한 대로 이 메서드는 ArrayList와 같은 임의 액세스 목록에 대해 log(n) 시간에 실행됩니다. 지정된 목록이 RandomAccess 인터페이스를 구현하지 않고 크기가 큰 경우 이 메서드는 O(n) 링크 순회 및 O(log n) 요소 비교를 수행하는 반복자 기반 이진 검색을 수행합니다.

Collections.binarysearch() 다음과 같은 개체 컬렉션에서 작동합니다. 배열목록 그리고 링크드리스트 .

위 메소드를 구현하면 다음과 같습니다.

자바

// Java Program to Demonstrate Working of binarySearch()> // method of Collections class> // Importing required classes> import> java.util.ArrayList;> import> java.util.Collections;> import> java.util.List;> // Main class> public> class> GFG {> > // Main driver method> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > // Creating an empty ArrayList of integer type> > List al => new> ArrayList();> > // Populating the Arraylist> > al.add(> 1> );> > al.add(> 2> );> > al.add(> 3> );> > al.add(> 10> );> > al.add(> 20> );> > // 10 is present at index 3> > int> key => 10> ;> > int> res = Collections.binarySearch(al, key);> > if> (res>=> 0> )> > System.out.println(> > key +> ' found at index = '> + res);> > else> > System.out.println(key +> ' Not found'> );> > key => 15> ;> > res = Collections.binarySearch(al, key);> > if> (res>=> 0> )> > System.out.println(> > key +> ' found at index = '> + res);> > else> > System.out.println(key +> ' Not found'> );> > }> }>

산출