Xi Xu's More Things

std::binary_search

来自cppreference.com
< cpp‎ | algorithm
 
C++
 
算法库
受约束算法及范围上的算法 (C++20)
受约束算法： std::ranges::copy, std::ranges::sort, ...
执行策略 (C++17)
不修改序列的操作
(C++11)(C++11)(C++11)
(C++17)
修改序列的操作
(C++11)
(C++11)
(C++11)
(C++11)
(C++20)(C++20)
Partitioning operations
划分操作
排序操作
(C++11)
(C++11)
二分搜索操作
binary_search
集合操作（在已排序范围上）
堆操作
(C++11)
(C++11)
最小/最大操作
(C++11)
(C++11)
(C++17)

排列
(C++11)
数值运算
未初始化存储上的操作
(C++17)
(C++17)
(C++17)
(C++20)
C 库
 
在标头 <algorithm> 定义
(1)
template< class ForwardIt, class T >
bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
 (C++20 前)
template< class ForwardIt, class T >
constexpr bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value );
 (C++20 起)
(2)
template< class ForwardIt, class T, class Compare >

bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last,

                    const T& value, Compare comp );
(C++20 前)
template< class ForwardIt, class T, class Compare >

constexpr bool binary_search( ForwardIt first, ForwardIt last,

                              const T& value, Compare comp );
(C++20 起)

检查等价于 value 的元素是否出现在范围 [first, last) 中出现。

std::binary_search 要成功，范围 [first, last) 就必须至少相对于 value 部分有序，即它必须满足下列所有要求：

  • 已相对 element < value 或 comp(element, value) 划分
  • 已相对 !(value < element) 或 !comp(value, element) 划分（即所有令此表达式为 true 的元素必须在所有令此表达式为 false 的元素之前）
  • 对于所有元素，如果若 element < value 或 comp(element, value) 是 true，那么 !(value < element) 或 !comp(value, element) 也是 true

已经完全排序的范围满足这些判别标准。

第一版本用 operator< 比较元素，第二版本用给定的比较函数 comp。

参数

first, last - 要检验的元素范围
value - 要与元素比较的值
comp - 如果第一参数小于（即先序于）第二个则返回 ​true 的二元谓词。

谓词函数的签名应等价于如下：

 bool pred(const Type1 &a, const Type2 &b);

虽然签名不必有 const & ，函数也不能修改传递给它的对象，而且必须接受（可为 const 的）类型 Type1 与 Type2 的值，无关乎值类别（从而不允许 Type1 & ，亦不允许 Type1 ，除非 Type1 的移动等价于复制 (C++11 起)）。
类型 Type1 必须使得 ForwardIt 类型的对象能在解引用后隐式转换到 Type1。类型 Type2 必须使得 T 类型的对象能隐式转换到 Type2。 ​

类型要求
-
ForwardIt 必须符合老式向前迭代器 (LegacyForwardIterator) 的要求。
-
Compare 必须符合二元谓词 (BinaryPredicate) 的要求。不要求满足 比较 (Compare) 。

返回值

找到等于 value 的元素时返回 true，否则返回 false。

复杂度

进行的比较次数与 first 和 last 间的距离成对数（至多 log
2(last - first) + O(1) 次比较）。然而，对于非老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) ，迭代器自增次数呈线性。

可能的实现

版本一 
template<class ForwardIt, class T>
bool binary_search(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    first = std::lower_bound(first, last, value);
    return (!(first == last) && !(value < *first));
}
版本二 
template<class ForwardIt, class T, class Compare>
bool binary_search(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    first = std::lower_bound(first, last, value, comp);
    return (!(first == last) && !(comp(value, *first)));
}

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::vector<int> haystack{1, 3, 4, 5, 9};
    std::vector<int> needles{1, 2, 3};
 
    for (auto needle : needles)
    {
        std::cout << "正在搜索 " << needle << '\n';
        if (std::binary_search(haystack.begin(), haystack.end(), needle))
            std::cout << "找到了 " << needle << '\n';
        else
            std::cout << "没找到！\n";
    }
}

输出： 

正在搜索 1
找到了 1
正在搜索 2
没找到！
正在搜索 3
找到了 3

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
LWG 270 C++98 Compare 需要满足比较 (Compare) ，并且 T 需要是
可小于比较 (LessThanComparable) 的（要求严格弱序） 		只需要划分；容许异相比较
LWG 787 C++98 最多允许 log(last - first) + 2 次比较 改成 log
2(last - first) + O(1) 次

参阅

 返回匹配特定键值的元素范围
(函数模板)
来自“https://zh.cppreference.com/mwiki/index.php?title=cpp/algorithm/binary_search&oldid=77263”