Java二分查找算法详解及代码实现377

二分查找（Binary Search），也称为折半查找，是一种在有序数组中查找特定元素的高效算法。其核心思想是不断将查找区间缩小一半，直到找到目标元素或区间为空。相比于线性查找，二分查找的效率更高，时间复杂度为 O(log n)，而线性查找的时间复杂度为 O(n)。这意味着当数据量较大时，二分查找的优势非常明显。

Java 提供了多种实现二分查找的方式，本文将详细讲解其原理，并提供多种代码实现，包括递归和迭代两种方式，并分析其优缺点及适用场景。我们将涵盖基础的二分查找，以及处理重复元素和边界条件的改进版本。

二分查找算法原理

二分查找的基本思想如下：
1. 确定查找区间: 在有序数组中，查找目标元素 target。初始查找区间为整个数组。
2. 查找中间元素: 找到查找区间中间元素 mid。
3. 比较: 比较 mid 元素与目标元素 target 的大小。
* 如果 mid == target，则查找成功，返回 mid 的索引。
* 如果 mid > target，则目标元素在 mid 左侧，将查找区间缩小到 mid 左侧子区间。
* 如果 mid < target，则目标元素在 mid 右侧，将查找区间缩小到 mid 右侧子区间。
4. 递归或迭代: 重复步骤 2 和 3，直到找到目标元素或查找区间为空 (表示目标元素不存在)。

Java代码实现（迭代版）

迭代版的二分查找代码简洁易懂，效率也较高，是实际应用中常用的实现方式。以下代码实现了在有序整数数组中查找目标元素的迭代版二分查找：```java
public class BinarySearchIterative {
public static int binarySearch(int[] arr, int target) {
int left = 0;
int right = - 1;
while (left right) {
return -1; // 未找到目标元素
}
int mid = left + (right - left) / 2;
if (arr[mid] == target) {
return mid; // 找到目标元素
} else if (arr[mid] < target) {
return binarySearch(arr, target, mid + 1, right); // 递归查找右侧子区间
} else {
return binarySearch(arr, target, left, mid - 1); // 递归查找左侧子区间
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {2, 5, 8, 12, 16, 23, 38, 56, 72, 91};
int target = 23;
int index = binarySearch(arr, target, 0, - 1);
if (index != -1) {
("目标元素 " + target + " 的索引为: " + index);
} else {
("未找到目标元素 " + target);
}
}
}
```