web-dev-qa-db-ja.com

二分探索アルゴリズムの作成に再帰を使用する方法

私は大学の休みを利用してJava=コーディングアルゴリズムを通じて実践しています。私がコーディングしたアルゴリズムの1つはバイナリ検索でした：

public class BinarySearch {

    private static int list[] = {3, 6, 7, 8, 9, 10};

    public static void main(String[] args) {
        BinarySearch b = new BinarySearch();
        b.binarySearch(list);

    }

    public void binarySearch(int[] args) {
        System.out.println("Binary search.");

        int upperBound = args.length;
        int lowerBound = 1;
        int midpoint = (upperBound + lowerBound) / 2;
        int difference = upperBound - lowerBound;

        int search = 7;

        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            if (search < args[midpoint - 1] && difference != 1) {
                upperBound = midpoint - 1;
                midpoint = upperBound / 2;
            } else if (search > args[midpoint - 1] && difference != 1) {
                lowerBound = midpoint + 1;
                midpoint = (lowerBound + upperBound) / 2;

            } else if (search == args[midpoint - 1]) {
                midpoint = midpoint - 1;

                System.out.println("We found " + search + " at position " + midpoint + " in the list.");
                i = args.length;
            } else {
                System.out.println("We couldn't find " + search + " in the list.");
                i = args.length;
            }
        }
    }
}

私は本当に、よりクリーンで効率的なバイナリ検索アルゴリズムを記述できるようになりたいと思っています。これは、私がコーディングしたものの代替です。私が理解している数値で階乗を行うときなど、再帰がどのように使用されるかの例を見てきました。しかし、この複雑さの何かをコーディングするとき、私はそれを私の利点にどのように使用するかについて混乱しています。したがって、私の質問は、バイナリサーチアルゴリズムをコーディングするときに再帰をどのように適用するかです。また、バイナリ検索を考慮しないものである必要がある場合でも、私の再帰スキルを完成させるためのヒントがあれば、遠慮なく投稿してください。

javaalgorithmbinary-search
8
JP24

本当に再帰を使用したい場合は、これで十分です。

public static int binarySearch(int[] a, int target) {
    return binarySearch(a, 0, a.length-1, target);
}

public static int binarySearch(int[] a, int start, int end, int target) {
    int middle = (start + end) / 2;
    if(end < start) {
        return -1;
    } 

    if(target==a[middle]) {
        return middle;
    } else if(target<a[middle]) {
        return binarySearch(a, start, middle - 1, target);
    } else {
        return binarySearch(a, middle + 1, end, target);
    }
}
30
Cruncher

バイナリ検索を行う簡単な方法を次に示します。

public static int binarySearch(int intToSearch, int[] sortedArray) {

    int lower = 0;
    int upper = sortedArray.length - 1;

    while (lower <= upper) {

        int mid = lower + (upper - lower) / 2;

        if(intToSearch < sortedArray[mid]) 

            upper = mid - 1;

        else if (intToSearch > sortedArray[mid]) 

            lower = mid + 1;

        else 

            return mid;
    }

    return -1; // Returns -1 if no match is found
}
7
Sajal Dutta

可能な例は次のとおりです。

// need extra "helper" method, feed in params
   public int binarySearch(int[] a, int x) { 
      return binarySearch(a, x, 0, a.length - 1);
   }

   // need extra low and high parameters
   private int binarySearch(int[ ] a, int x,
         int low, int high) {
      if (low > high) return -1; 
      int mid = (low + high)/2;
      if (a[mid] == x) return mid;
      else if (a[mid] < x)
         return binarySearch(a, x, mid+1, high);
      else // last possibility: a[mid] > x
         return binarySearch(a, x, low, mid-1);
   }

ここでは、Cバイナリ検索で、再帰ありとなしでチェックできます。

ソース： http://www.cs.utsa.edu/~wagner/CS3343/recursion/binsearch.html

2
delive

以下は here から抽出されたコードサンプルです。

public class BinarySearch {

    public boolean find(int[] sortedValues, int value) {
        return search(sortedValues, value, 0, sortedValues.length - 1);
    }

    private boolean search(int[] sorted, int value, int leftIndex, int rightIndex) {

        // 1. index check
        if (leftIndex > rightIndex) {
            return false;
        }

        // 2. middle index
        int middle = (rightIndex + leftIndex) / 2;

        // 3. recursive invoke
        if (sorted[middle] > value) {
            return search(sorted, value, leftIndex, middle - 1);
        } else if (sorted[middle] < value) {
            return search(sorted, value, middle + 1, rightIndex);
        } else {
            return true;
        }
    }
}

上記のバイナリ検索実装に対する以下のテストケースの実装は、リファレンス link でも確認できます。

1. shouldReturnFalseIfArrayIsEmpty()
2. shouldReturnFalseIfNotFoundInSortedOddArray()
3. shouldReturnFalseIfNotFoundInSortedEvenArray()
4. shouldReturnTrueIfFoundAsFirstInSortedArray()
5. shouldReturnTrueIfFoundAtEndInSortedArray()
6. shouldReturnTrueIfFoundInMiddleInSortedArray()
7. shouldReturnTrueIfFoundAnywhereInSortedArray()
8. shouldReturnFalseIfNotFoundInSortedArray()
2
lkamal

これは再帰を行う別の方法です：

int[] n = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16};
@Test
public void testRecursiveSolution() {
    Assert.assertEquals(0, recursiveBinarySearch(1,n));
    Assert.assertEquals(15, recursiveBinarySearch(16,n));
    Assert.assertEquals(14, recursiveBinarySearch(15,n));
    Assert.assertEquals(13, recursiveBinarySearch(14,n));
    Assert.assertEquals(12, recursiveBinarySearch(13,n));
    Assert.assertEquals(11, recursiveBinarySearch(12,n));
    Assert.assertEquals(10, recursiveBinarySearch(11,n));
    Assert.assertEquals(9, recursiveBinarySearch(10,n));
    Assert.assertEquals(-1, recursiveBinarySearch(100,n));
}
private int recursiveBinarySearch(int n, int[] array) {
    if(array.length==1) {
        if(array[0]==n) {
            return 0;
        } else {
            return -1;
        }
    } else {
        int mid = (array.length-1)/2;
        if(array[mid]==n) {
            return mid;
        } else if(array[mid]>n) {
            return recursiveBinarySearch(n, Arrays.copyOfRange(array, 0, mid));
        } else {
            int returnIndex = recursiveBinarySearch(n, Arrays.copyOfRange(array, mid+1, array.length));
            if(returnIndex>=0) {
                return returnIndex+mid+1;
            } else {
                return returnIndex;
            }
        }
    }
}
1
Michele Orsi

ここにあなたが行くはずのアルゴリズムがあります。メソッドシグネチャを次のようにします。

public boolean binarysearchRecursion(Array, begin_index,end_index, search_element)
  1. Begin_index> end_indexかどうかを確認し、YESの場合はfalseを返します。
  2. 計算mid_elementを入力配列に使用します。
  3. search_elementはこれに等しいmid_element。 YESの場合はtrueを返します
  4. mid_element> search_element forでメソッドを呼び出すrange 0 - mid
  5. mid_element <search_element範囲を指定してメソッドを呼び出すmid+1 - Length_of_Array

また、@ DwBのコメントで述べたように、ループを使用して処理を完了させることをお勧めします。一部の問題は本質的に再帰的です（バイナリツリーの問題と同様）。しかし、これはそれらの1つではありません。

1
Prateek

探している値が見つからない場合のブレーク条件付きの再帰BinarySearch

public interface Searcher{
    public int search(int [] data, int target, int low, int high);
}

実装

public class BinarySearch implements Searcher {

    public int search(int[] data, int target, int low, int high) {
        //The return variable
        int retorno = -1;
        if(low > high) return retorno;
        int middle = (high + low)/2;
        if(target == data[middle]){
            retorno = data[middle];
        }else if(target < data[middle] && (middle - 1 != high)){
            //the (middle - 1 != high) avoids beeing locked inside a never ending recursion loop
            retorno = search(data, target, low, middle - 1);
        }else if(target > data[middle] && (middle - 1 != low)){
            //the (middle - 1 != low) avoids beeing locked inside a never ending recursion loop
            retorno = search(data, target, middle - 1, high);
        }else if(middle - 1 == low || middle - 1 == high){
            //Break condition if you can not find the desired balue
            retorno =  -1;
        }
        return retorno;
    }
}
0
Daniel Ferreira Castro

これはインデックスを返しませんが、少なくともコレクションに何かがあるという「はい」または「いいえ」の考えを返します。

public static boolean recursive(int[] input, int valueToFind) {
    if (input.length == 0) {
        return false;
    }

    int mid = input.length / 2;
    if (input[mid] == valueToFind) {
        return true;
    } else if (input[mid] > valueToFind) {
        int[] smallerInput = Arrays.copyOfRange(input, 0, mid);
        return recursive(smallerInput, valueToFind);
    } else if (input[mid] < valueToFind) {
        int[] smallerInput = Arrays.copyOfRange(input, mid+1, input.length);
        return recursive(smallerInput, valueToFind);
    }

    return false;
}
0
Lorena Nicole