在 ArrayList 上执行二进制搜索的Java程序

这 ArrayList类是集合框架的一部分，存在于Java.util 包中。它在Java中为我们提供了可调整大小或动态的数组。它比标准数组慢得多，但在某些需要编写更简洁、更短的代码以及需要对数组进行大量操作的程序中很有帮助。

在已排序数组中搜索元素的最有效算法是二分搜索算法。在本文中，我们将使用Java ArrayList 来实现它。

方法：

在Java ArrayList 上实现二分查找的方法有3 种，下面简要介绍概念，然后用Java例子说明实现部分。

1. 迭代二分搜索（使用循环的普通二分搜索）
2. 递归二分搜索（使用递归的二分搜索）
3. 使用Java集合内置的binarySearch方法。

方法一：迭代二分查找

在这种方法中，我们在一次比较后忽略了一半的元素。由于数组已排序。

• 将要搜索的给定值与中间元素进行比较。
• 如果它与中间元素匹配，我们返回 x。
• 如果它大于中间元素，则对右子数组执行相同操作。即。数组的大小减少到一半，我们要比较的数组是右子数组。
• 如果它小于中间元素，则对左子数组执行相同的操作。即。数组的大小减少到一半，我们要比较的数组是左子数组。
• 如果我们不返回任何内容但搜索结束，则返回 -1，这意味着该元素不存在于该数组中。

Java

// Java program to print binary search over an ArrayList
  
import java.io.*;
import java.util.*;
  
class BinarySearch 
{ 
    // Returns index of x if it is present in arr[], 
    // else return -1 
    int binarySearch(ArrayList arr, int x) 
    { 
        int left = 0, right = arr.size() - 1; 
        
        while (left <= right)
        { 
            int mid = left + (right - left) / 2; 
    
            // Check if x is present at mid 
            if (arr.get(mid) == x) 
                return mid; 
    
            // If x greater, ignore left half 
            if (arr.get(mid) < x) 
                left = mid + 1; 
    
            // If x is smaller, ignore right half 
            else
                right = mid - 1; 
        } 
    
        // if we reach here, then element was 
        // not present 
        return -1; 
    } 
    
    // Driver method to test above 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        BinarySearch ob = new BinarySearch(); 
        
        ArrayList arr = new ArrayList();
        
        arr.add(5);
        arr.add(10);
        arr.add(15);
        arr.add(20);
        arr.add(25);
        arr.add(30);
        arr.add(35); 
        
        int x = 10; 
        
        // Printing elements of array list
        System.out.println("The elements of the arraylist are: "+arr);
        
        int result = ob.binarySearch(arr, x); 
        
        if (result == -1) 
            System.out.println("Element not present"); 
        
        else
            System.out.println("The Element " + x + " is found at "
                               + "index " + result); 
    } 
}

输出

The elements of the arraylist are: [5, 10, 15, 20, 25, 30, 35]
The Element 10 is found at index 1

方法二：递归二分查找

• 将要搜索的元素 t (x) 与中间元素进行比较。
• 如果 x 与中间元素匹配，我们返回中间索引。
• Else 如果 x 大于中间元素，则 x 只能位于中间元素之后的右半子阵列中。所以我们在右半场重复。
• 否则（x 较小）在左半部分重复出现。

Java

// Java implementation of recursive Binary Search
  
import java.io.*;
import java.util.*;
  
class BinarySearch
{ 
    // Returns index of x if it is present in arr[l.. 
    // r], else return -1 
    
    int binarySearch(ArrayList 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.get(mid) == x) 
                return mid; 
  
            // If element is smaller than mid, then 
            // it can only be present in left subarray 
            if (arr.get(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; 
    } 
  
    // Driver method to test above 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        BinarySearch ob = new BinarySearch(); 
        
        ArrayList arr = new ArrayList();
        arr.add(5);
        arr.add(10);
        arr.add(15);
        arr.add(20);
        arr.add(25);
        arr.add(30);
        arr.add(35); 
        
        int n = arr.size();
        
        // We will find x inside the arraylist
        int x = 10; 
        
        // Printing elements of array list
        System.out.println("The elements of the arraylist are: "+arr);
        
        int result = ob.binarySearch(arr,0,n-1,x); 
        
        if (result == -1) 
            System.out.println("Element not present"); 
        else
            System.out.println("The Element " + x + " is found at "
                               + "index " + result); 
    } 
}

输出

The elements of the arraylist are: [5, 10, 15, 20, 25, 30, 35]
The Element 10 is found at index 1

方法三：使用Collections类内置的binarySearch方法

在这个方法中，我们只调用集合框架的 binarySearch() 方法并将我们排序的 ArrayList 和要搜索的值解析到该方法中，这将返回元素的索引（如果存在），否则返回 -1。

Java

// Java program to demonstrate the searching of
// an element in ArrayList using binarySearch() 
// of Collections class
  
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
  
public class BinarySearch {
    
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList arr = new ArrayList();
        
        arr.add(5);
        arr.add(10);
        arr.add(15);
        arr.add(20);
        arr.add(25);
        arr.add(30);
        arr.add(35); 
        
        // Initializing the key to be found.
        int val = 10; 
        
        // Printing elements of array list
        System.out.println("The elements of the arraylist are: "+arr);
        
        // Implementing the built-in binarySearch method from collections
        int result = Collections.binarySearch(arr,val);
        
        if (result == -1) 
            System.out.println("Element not present"); 
        else
            System.out.println("The Element " + val + " is found at "
                               + "index " + result); 
    } 
}

输出

The elements of the arraylist are: [5, 10, 15, 20, 25, 30, 35]
The Element 10 is found at index 1