只是想知道是否有人可以帮助我尝试编写递归二进制搜索。 目前正在抛出“超出范围”错误:
terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'
what(): vector::_M_range_check: __n (which is 0) >= this->size() (which is 0)
Aborted (core dumped)
我确定这与我尝试编写正确的递归失败有关(我还是个新手)。如果有人可以提示我问题出在哪里,我将不胜感激。 这是我的代码:
递归二进制搜索.cpp
// RecursiveBinarySearch class constructor.
RecursiveBinarySearch::RecursiveBinarySearch()
{
}
// Sets the object that is being searched for.
// In this case, we are always looking for the integer '1'.
int obj = 1;
// Searching the vector given for obj. if obj is found the function returns true, otherwise it returns false.
bool RecursiveBinarySearch::binarySearch(std::vector<int> vec, int mid)
{
int start = 0, end = vec.size() - 1;
std::cout << "mid : " << mid << "\n";
while (start + 1 < end)
{
if (vec.at(mid) == obj)
return true;
else if (vec.at(mid) > obj)
//end = mid - 1;
return binarySearch(vec, mid - 1);
else
//start = mid + 1;
return binarySearch(vec, mid + 1);
}
if ((vec.at(start) == obj) || (vec.at(end) == obj))
return true;
else
{
return false;
}
}
// RecursiveBinarySearch class destructor.
RecursiveBinarySearch::~RecursiveBinarySearch()
{
}
主要.cpp:
int main()
{
// The user inputs a string of numbers (e.g. "6 4 -2 88 ..etc") and those integers are then put into a vector named 'vec'.
std::vector<int> vec;
int vecSize = vec.size();
int mid = (vec.at(0) + vec.at(vecSize - 1)) / 2;
std::string line;
if (getline(std::cin, line))
{
std::istringstream str(line);
int value;
str >> value;
vec.push_back(value);
while (str >> value)
{
vec.push_back(value);
}
}
// Creating RecursiveBinarySearch object.
RecursiveBinarySearch bSearch;
RecursiveBinarySearch *ptrBSearch = &bSearch;
bool bS = ptrBSearch->binarySearch(vec, mid);
// Print out inputted integers.
std::cout << "Binary Search Result: \n";
std::cout << bS << "\n";
return 0;
}
谢谢!
最佳答案
超出范围只是意味着您的索引超出了给定序列容器的范围限制(低或高)。并支持您使用 at()
来解决问题。
您发布的代码有几个问题。其中,最具破坏性的是中点计算不当。您正在寻找值(value)平均值;不是中点,然后使用它们作为索引,这显然是错误的。您的初始 mid
值也是错误的,因为它是在容器中的任何元素之前获取的。
还有一点很重要,您应该使用对容器的 const 引用。否则,您会在每次递归调用时复制整个容器。这可能看起来没什么大不了的,但是用一亿件元素来做这件事,我向你保证,这将非常昂贵。
也就是说,您的设置完全错误。递归二进制搜索是关于分而治之的(我希望你知道)。作为对数搜索的要求,序列必须排序。除此之外,使用序列容器实现此目的的最直接方法需要您了解三件事:
- 你寻求的值(value)(废话)
- 您开始使用的项目的索引(或迭代器)。
- 表示当前分区序列结束位置的过去索引(或结束迭代器)。
最后一个总是让人们对循环算法不熟悉,但是当您开始进行数学运算时,它是有意义的。简而言之,将其视为您不 搜索的第一个索引,而不是您 搜索的包含索引。它还使得以迭代或递归方式编写算法代码变得简单明了。
只有具备以上所有条件,才能生成具有转义条件的递归算法,这很关键。您必须有办法停止您正在做的事情。
使用您的参数列表并提供缺少的部分,递归版本如下所示:
bool binarySearchR(std::vector<int> const& v, size_t beg, size_t end, int val)
{
// when these are equal it means there are no elements
// left to search, and that means no match was found.
if (beg == end)
return false;
// find midpoint
size_t mid = beg + (end-beg)/2;
// if the test value is less, recurse to upper partition
// important: we just checked 'mid', so the lower point
// is one *past* that; therefore ++mid is the recursed
// 'beg' index.
if (v[mid] < val)
return binarySearchR(v, ++mid, end, val);
// if the test value is greater, recurse to lower partition
// important: we don't check the 'end' index, it's the
// stopping point so just pass it as the recursed 'end' index;
// 'mid' is therefore not modified here.
if (val < v[mid])
return binarySearchR(v, beg, mid, val);
// not lesser, not greater, thus equal
return true;
}
您可以通过重载函数来进一步简化此操作,以简单地通过常量引用和值获取 vector ,然后调用递归函数:
bool binarySearchR(std::vector<int> const& v, int val)
{
return binarySearchR(v, 0, v.size(), val);
}
这允许您像这样调用它:
int main()
{
std::vector<int> vec { 1,2,3,4,6,9,10 };
std::cout << std::boolalpha;
for (int i=-1; i<=11; ++i)
std::cout << std::setw(2) << i << ':' << binarySearchR(vec, i) << '\n';
}
输出
-1:false
0:false
1:true
2:true
3:true
4:true
5:false
6:true
7:false
8:false
9:true
10:true
11:false
输出符合预期,并且测试值和边缘情况正常工作。
基于迭代器的递归二进制搜索
基于迭代器的方法更符合现代 C++ 的工作方式,并且作为奖励将操作扩展到其他序列容器,例如 std::deque
。它遵循与上述相同的总体设计,但使用基于模板的 Iter
类型:
template<class Iter>
bool binarySearchR(Iter beg, Iter end, typename std::iterator_traits<Iter>::value_type const& arg)
{
if (beg == end)
return false;
Iter mid = std::next(beg, std::distance(beg,end)/2);
if (*mid < arg)
return binarySearchR(++mid, end, arg);
if (arg < *mid)
return binarySearchR(beg, mid, arg);
return true;
}
我们同样可以重载它以只获取一个 vector (我们假设它是排序的)和一个测试值,但为什么要到此为止。我们可以制作一个将模板类型作为参数之一的模板,并且由于 C++11 和可变模板参数,它带来了一个优雅的解决方案:
template<class T, template<class, class...> class C, class... Args>
bool binarySearchR(C<T,Args...> const& seq, T const& val)
{
return binarySearchR(std::begin(seq), std::end(seq), val);
}
然后将使用上一节中的相同测试程序,并产生相同的结果。
无递归的二分搜索
一旦掌握了该算法,您很快就会发现它非常适合迭代算法而不是递归算法。老实说,就调用堆栈空间而言,这并不重要。对 24 亿个已排序项目的二分查找最多只会递归 31 次,但这仍然是不必要的调用,如果我们能避免它们就好了。此外,它可能会优化得更好,这总是值得考虑的事情:
template<class Iter>
bool binarySearchI(Iter beg, Iter end, typename std::iterator_traits<Iter>::value_type const& arg)
{
while (beg != end)
{
Iter mid = std::next(beg, std::distance(beg,end)/2);
if (*mid < arg)
beg = ++mid;
else if (arg < *mid)
end = mid;
else return true;
}
return false;
}
同样的重载适用:
template<class T, template<class, class...> class C, class... Args>
bool binarySearchI(C<T,Args...> const& seq, T const& val)
{
return binarySearchI(std::begin(seq), std::end(seq), val);
}
它产生的结果与我们预期的相同。
关于c++ - 递归二进制搜索 'Out of Range',我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/43840227/