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C++如何实现二分查找_C++算法库binary_search用法【搜索】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-05 11:03:29

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来源于php中文网

原创

推荐用 mid = left + (right - left) / 2 避免整数溢出;binary_search 仅判存在性,不返下标;需下标时用 lower_bound/upper_bound;降序数组须传 greater()。

c++如何实现二分查找_c++算法库binary_search用法【搜索】

手动实现二分查找:为什么推荐用 left + (right - left) / 2

直接写 mid = (left + right) / 2 在数据量大时可能整数溢出——比如 leftright 都接近 INT_MAX,相加就崩了。C++ 标准不保证 int 是 64 位,尤其在嵌入式或旧编译器上更危险。
正确写法是 mid = left + (right - left) / 2,它等价、安全、无溢出风险。
循环条件必须是 while (left (闭区间),否则会漏掉单元素情况;一旦 left > right 就说明搜完了还没找到,返回 -1

binary_search 的真实用途:只查“是否存在”,不返回位置

binary_search 是 STL 提供的最轻量级二分工具,但它**不告诉你目标在哪**,只返回 truefalse
它要求容器已排序(升序),且只能用于支持随机访问的序列(vector、数组、deque)。
常见误用:
• 把未排序的 vector 直接传进去——行为未定义,可能返回假阳性;
• 想靠它拿到下标——做不到,得换 lower_bound
• 忘记头文件:#include 缺了就编译不过。

要下标?用 lower_boundupper_bound 才对路

真正干活的不是 binary_search,而是这两个:
lower_bound(first, last, val) 返回第一个 >= val 的迭代器;
upper_bound(first, last, val) 返回第一个 > val 的迭代器。
它们都工作在「前闭后开区间」[first, last),所以计算下标要减 begin()
int pos = lower_bound(v.begin(), v.end(), x) - v.begin();
如果想查重复元素的范围(比如所有 5 的起止),就组合用:[lower_bound, upper_bound) 就是全部匹配位置的区间。

降序数组也能二分,但得显式传 greater()

STL 默认按升序处理,遇到降序数组(如 {10,8,6,4,2})必须显式指定比较规则,否则结果错乱甚至崩溃:
binary_search(v.begin(), v.end(), x, greater())
lower_bound(v.begin(), v.end(), x, greater())
注意:所有三个函数(binary_searchlower_boundupper_bound)都支持第四个参数为自定义比较器,不传就是 less()
手写二分也一样——arr[mid] 这类判断,必须和你的排序方向一致,否则逻辑全反。

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最容易被忽略的是:STL 函数对“有序”的定义非常严格——必须是完全单调(非递减或非递增),中间不能有断点;而手写二分若边界更新写错(比如该 right = mid 却写了 right = mid - 1),会在某些输入上永远卡死或越界。调试时优先打日志看 leftrightmid 三值变化,比盲猜快得多。

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