使用 JavaScript 的三元搜索可视化

在计算领域中，三元搜索是一种用于在有序序列中查找目标元素的算法。它的工作方式类似于二元搜索，但将搜索范围分为三个部分而不是两个。在这篇文章中，我们将介绍如何使用 JavaScript 实现三元搜索，并提供一个可视化示例。

三元搜索算法

三元搜索算法的基本思想是将要搜索的序列分成三个均匀的部分，然后根据目标元素与这些部分的比较结果来确定在哪个部分继续搜索。具体步骤如下：

1. 初始化左索引(left)为序列的开始位置，右索引(right)为序列的结束位置。
2. 计算两个分割点(mid1和mid2)的位置：mid1 = left + (right - left) / 3，mid2 = right - (right - left) / 3。
3. 检查目标元素与分割点的比较结果：
   • 如果目标元素等于分割点1，则返回分割点1的位置。
   • 如果目标元素等于分割点2，则返回分割点2的位置。
   • 如果目标元素小于分割点1，则在左半部分继续搜索：right = mid1 - 1。
   • 如果目标元素大于分割点2，则在右半部分继续搜索：left = mid2 + 1。
   • 如果目标元素在分割点1和分割点2之间，则在中间部分(mid1, mid2)继续搜索：left = mid1 + 1，right = mid2 - 1。
4. 重复步骤2和步骤3，直到找到目标元素或搜索范围为空。

JavaScript 实现

下面是一个使用 JavaScript 实现三元搜索算法的示例代码：

function ternarySearch(arr, target) {
  let left = 0;
  let right = arr.length - 1;

  while (left <= right) {
    let mid1 = Math.floor(left + (right - left) / 3);
    let mid2 = Math.floor(right - (right - left) / 3);

    if (target === arr[mid1]) {
      return mid1;
    }
    if (target === arr[mid2]) {
      return mid2;
    }

    if (target < arr[mid1]) {
      right = mid1 - 1;
    } else if (target > arr[mid2]) {
      left = mid2 + 1;
    } else {
      left = mid1 + 1;
      right = mid2 - 1;
    }
  }

  return -1;
}

上述代码实现了一个名为 ternarySearch 的函数，它接受一个有序序列 arr 和目标元素 target 作为参数，并返回目标元素在序列中的位置。如果目标元素不存在于序列中，函数将返回 -1。

可视化示例

为了更好地理解三元搜索算法的工作原理，我们可以创建一个可视化示例。在这个示例中，我们使用 HTML、CSS 和 JavaScript 来绘制一个动态的搜索过程。以下是一个简化的可视化示例的代码片段：

<div id="visualization"></div>

<script>
  const visualization = document.getElementById("visualization");

  function drawVisualization(nums, target, result) {
    let html = `<p>目标元素：${target}</p>`;
    for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
      if (i === result) {
        html += `<span class="highlight">${nums[i]}</span> `;
      } else {
        html += `${nums[i]} `;
      }
    }
    visualization.innerHTML = html;
  }

  const nums = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
  const target = 5;
  const result = ternarySearch(nums, target);
  drawVisualization(nums, target, result);
</script>

<style>
  .highlight {
    background-color: yellow;
  }
</style>

在上述代码中，我们通过 drawVisualization 函数将搜索过程可视化展示。函数接受一个有序序列 nums、目标元素 target 和搜索结果 result 作为参数，并在页面上绘制搜索过程。在这个示例中，我们搜索序列 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 中的目标元素 5，并将搜索结果以黄色高亮显示。

以上是一个使用 JavaScript 的三元搜索可视化的示例。你可以根据自己的需要进行修改和扩展，以适应不同的搜索场景。希望本文对你理解和使用三元搜索算法有所帮助！

参考文献：

• Ternary Search - Wikipedia
• Lecture 10: Divide and Conquer, Ternary Search
• Ternary search algorithm

代码片段使用 Markdown 标记，以便正确显示。