C++的二分查找函数

lower_bound()和upper_bound()，binary_search()都是利用二分查找的方法在一个排好序的数组中进行查找的。

lower_bound()：返回大于或等于目标值的第一个位置
upper_bound()：返回大于目标值的第一个位置
binary_search()：若目标值存在则返回true，否则返回false

lower_bound 的作用是在已经排好序的数组中返回第一个大于等于（不小于）你所给定的值。

源码版本一

template
ForwardIt lower_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last); // 首项与尾项的距离
 
    while (count > 0) {
        it = first; 
        step = count / 2; 
        std::advance(it, step); // 将 it 迭代器右移 n 个位置。
        if (*it < value) {
            first = ++it; 
            count -= step + 1; 
        }
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

源码版本二

template
ForwardIt lower_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last);
 
    while (count > 0) {
        it = first;
        step = count / 2;
        std::advance(it, step);
        if (comp(*it, value)) {
            first = ++it;
            count -= step + 1;
        }
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

upper_bound( begin,end,num)：从数组的begin位置到end-1位置二分查找第一个大于num的数字，找到返回该数字的地址，不存在则返回end。

源码版本一

template
ForwardIt upper_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last);
 
    while (count > 0) {
        it = first; 
        step = count / 2; 
        std::advance(it, step);
        if (!(value < *it)) {
            first = ++it;
            count -= step + 1;
        } 
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

源码版本二

template
ForwardIt upper_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T& value, Compare comp)
{
    ForwardIt it;
    typename std::iterator_traits::difference_type count, step;
    count = std::distance(first, last);
 
    while (count > 0) {
        it = first; 
        step = count / 2;
        std::advance(it, step);
        if (!comp(value, *it)) {
            first = ++it;
            count -= step + 1;
        } 
        else
            count = step;
    }
    return first;
}

在数组中以二分法检索的方式查找，若在数组中查找到indx元素则真，若查找不到则返回值是假

源码版本

template 
  bool binary_search (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val)
{
  first = std::lower_bound(first,last,val);
  return (first!=last && !(val<*first));
}

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    const std::vector data = { 1, 2, 4, 5, 5, 6 };
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        // 返回数组中第一个大于或等于i的值 
        auto lower = std::lower_bound(data.begin(), data.end(), i);
        std::cout << i << " ≤ ";
        lower != data.end()
            ? std::cout << *lower << " at index " << std::distance(data.begin(), lower)
            : std::cout << "not found";
        std::cout << 'n';
    }

    std::cout << 'n';

    // 返回数组中第一个大于5的值 
    auto upper = std::upper_bound(data.begin(), data.end(), 5);
    upper != data.end()
        ? std::cout << *upper << " at index " << std::distance(data.begin(), upper)
        : std::cout << "not found";
    std::cout << 'n';

    int a[100] = { 5,9,11,30,69,70,96,100 };
    bool ans = binary_search(a, a + 9, 5);//查找成功，返回true
    cout << "在数组中查找元素5，结果为：" << std::boolalpha << ans << endl;
    bool res = binary_search(a, a + 9, 99);//查找失败，返回false
    cout << "在数组中查找元素99，结果为：" << std::boolalpha << res << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

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参考：

std::lower_bound - cppreference.com

std::upper_bound - cppreference.com

upper_bound和lower_bound的区别_zifengningyu的博客-CSDN博客_upper_bound