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01-複雜度3 二分查詢(20 分)

本題要求實現二分查詢演算法。

函式介面定義:
Position BinarySearch( List L, ElementType X );
其中List結構定義如下:

typedef int Position;
typedef struct LNode *List;
struct LNode {
ElementType Data[MAXSIZE];
Position Last; /* 儲存線性表中最後一個元素的位置 */
};
L是使用者傳入的一個線性表,其中ElementType元素可以通過>、==、<進行比較,並且題目保證傳入的資料是遞增有序的。函式BinarySearch要查詢X在Data中的位置,即陣列下標(注意:元素從下標1開始儲存)。找到則返回下標,否則返回一個特殊的失敗標記NotFound。

裁判測試程式樣例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAXSIZE 10
#define NotFound 0

typedef int ElementType;

typedef int Position;
typedef struct LNode *List;
struct LNode {
    ElementType Data[MAXSIZE];
    Position Last; /* 儲存線性表中最後一個元素的位置 */
};

List ReadInput(); /* 裁判實現,細節不表。元素從下標1開始儲存 */
Position BinarySearch( List L, ElementType X ); int main() { List L; ElementType X; Position P; L = ReadInput(); scanf("%d", &X); P = BinarySearch( L, X ); printf("%d\n", P); return 0; } /* 你的程式碼將被嵌在這裡 */

輸入樣例1:

5
12 31 55 89 101
31

輸出樣例1:

2

輸入樣例2:

3
26 78 233
31

輸出樣例2:

0

思路:

本程式碼以迴圈實現二分查詢,迴圈結束條件為找到元素位置迴圈變數為0,二分查詢的時間複雜度為O(lgn),迴圈變數設定為n/2,即如果找不到所查詢的元素,程式的時間複雜度為O(n),設定變數p為標識量,若能找到變數位置則p為變數位置,若找不到則返回NOT FOUND。注意陣列下標從1開始。

由於Not Found的巨集定義為0,所以直接返回p也可,但是使用Not Found,一方面會使程式碼可讀性更好;另一方面假如想要換一個標識量,改起來也方便。

注:裁判實現的部分我並沒有實現,直接寫好在OJ上跑,反正錯幾次也沒什麼影響,但是如果自己寫錯了測試用的程式碼反而麻煩。

函式程式碼:

Position BinarySearch( List L, ElementType X ){
    int p = 0;
    int s = 1;
    int e = L->Last;
    int num = e/2;
    while(num--){
        int mid = (s + e) / 2;
        if(L->Data[mid] == X){
            p = mid;
            break;
        }else if(L->Data[e] == X){
            p = e;
            break;
        }else if(L->Data[mid] > X){
            e = mid;
        }else if(L->Data[mid] < X){
            s = mid;
        }

    }
    if(p == 0)
        return NotFound;
    return p;
}