大数据结构实验 二分查找

课程题目：
数据结构实验
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●实验题目：查找的应用
●实验内容：二分查找
●实验目的：掌握查找法的工作原理及应用过程，利用其工作原理完成上述实验题目中的内容。

●实验要求：为了使学生更好的掌握与理解课堂上老师所讲的概念与原理，实验前每个学生要认真预习所做的实验内容及编写源程序伪码(写在纸上及盘中均可) 以便在实验课中完成老师所布置的实验内容。

●实验学时：4学时
●设计原理：二分查找（Binary Search) 又称折半查找，它是一种效率比较高的查找方法。

但是，这种查找方法的前提是：“已经排序好的线性表”。

我们的一维数组就是线性表。

一位数组中的成员数据必须已经排序好了，才能用二分法来进行查找操作。

排序可以是升序，也可是降序。

二分查找法也是一种通过关键字比较的查找方法。

他的原理就是用关键字与被查找数据集（如一维数组）的中间位置（以下均是指下标）的数据比较。

我们假设有一个20个数据的一位数组，升序。

[a1,a2,a3,........,a20] 我们要查找的数据值为Key 。

中间位置的计算方法为：mid＝（首+尾）/2的底。

“首”是指第一个数组成员的下标数组成员的下标值，“尾”在易语言自然是命令“取数组成员数(数组)”的值。

“底”相当于易语言中的“取整”命令如本例mid＝（1+20）/2＝10.5 取底mid＝10 则首先Key与数组的第10个
成员进行比较。

如果Key>a10,那么我们要找的数据就可能在数组的第11到20成员之间，反之，Key<a10，我们要找的数据就可能在数组的1到9之间。

这样就确定了定了新的寻找范围。

重复以上步骤，直到寻找结束。

最后的结果是：找到|| 未找到。

●详细程序清单及注释说明：
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#define LIST_INIT_SIZE 100 //线性表存储空间的初始分配量
#define LISTINCREMENT 10 //线性表存储空间的分配增量typedefstruct
{
int *elem; //存储空间基址
int length; //当前长度
int listsize; //当前分配的存储空间(以sizeof(ElemType)为单位) }Sqlist;
void initlist_sq(Sqlist &l)
{
l.elem=(int *)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(int));
l.length=0; //空表长度为0
l.listsize=LIST_INIT_SIZE; //初始存储容量
}
void amount(Sqlist &l)
{//输入数组长度以及每个数组元素的值int a,b,c;
loop:printf("请输入数字的个数：");
scanf("%d",&b);
if(b<=0)
{
printf("输入错误!请重新输入!\n");
goto loop;
}
printf("\n");
l.length=l.length+b; //确定表长
printf("请输入数组元素!\n");
for(a=1;a<=l.length;a++)
{
printf("输入第%d个数:",a);
printf("\n");
scanf("%d",&c);
l.elem[a]=c;
}
}
void order(Sqlist &l)
{//按照冒泡排序法为数组中的元素排序(升序) int i,j,k;
for(i=1;i<=l.length;i++)
for(j=1;j<=l.length-i;j++)
if(l.elem[j]>l.elem[j+1])
{
k=l.elem[j];
l.elem[j]=l.elem[j+1];
l.elem[j+1]=k;
}
}
void output(Sqlist &l)
{//将排序后的数组元素输出
printf("经排序后的数组元素:");
for(int i=1;i<=l.length;i++)
{
printf("%d",l.elem[i]);
printf(" ");
}
printf("\n");
}
int Search_Bin(Sqlist l,int k ey)
{
int low=1; //置区间初值
int high=l.length; //置区间初值
int mid;
while(low<=high)
{
mid=(low+high)/2;
if(key==l.elem[mid]) return mid; //找到待查元素
else if(key<l.elem[mid]) high=mid-1;
// Key<l.elem[mid],继续在前半区间进行查找
else low=mid+1; //Key>l.elem[mid],继续在后半区间进行查找}
return 0; //顺序表中不存在待查元素
}
main()
{
int m,n,v;
Sqlist l;
initlist_sq(l);
amount(l);
order(l);
output(l);
loop1:printf("请输入要查找的元素:");
scanf("%d",&m);
printf("\n");
n=Search_Bin(l,m);
if(n==0)
{
printf("数组中没有此元素!");
printf("\n");
printf("是否继续??(输入1继续/输入0结束)");
scanf("%d",&v);
if(v==0) return 0;
else if(v==1) goto loop1;
}
else
{
printf("数组中找到此元素!");
printf("\n");
printf("是否继续??(输入1继续/输入0结束)");
scanf("%d",&v);
if(v==0) return 0;
else if(v==1) goto loop1;
}
}
●运行测试结果：
●实验中所遇的问题及解决方法：
①、实验过程中会遇到在查找数组的头元素或者尾元素时，程序显示数组中没有此元素。

原因：在放置数组元素时，使用了0号单元，但经过验算，发现使用0号单元时会出现边界值的bug，导致程序出现异常。

在放弃使用0号单元后，程序能正常使用。