词条 | 二分法 |
释义 | 计算机应用(Java语言 C语言 C++语言 C++语言中的二分查找法 MATLAB语言 快速排序伪代码(非随机) 快速排序伪代码(随机) Pascal,递归快排1 Pascal,递归快排2 Delphi 递归快排3 Pascal,非递归快排1 Pascal,非递归快排2) 数学方面一般地,对于函数f(x),如果存在实数c,当x=c时,若f(c)=0,那么把x=c叫做函数f(x)的零点。 解方程即要求f(x)的所有零点。 假定f(x)在区间(x,y)上连续 先找到a、b属于区间(x,y),使f(a),f(b)异号,说明在区间(a,b)内一定有零点,然后求f[(a+b)/2], 现在假设f(a)<0,f(b)>0,a<b ①如果f[(a+b)/2]=0,该点就是零点, 如果f[(a+b)/2]<0,则在区间((a+b)/2,b)内有零点,(a+b)/2>=a,从①开始继续使用 中点函数值判断。 如果f[(a+b)/2]>0,则在区间(a,(a+b)/2)内有零点,(a+b)/2<=b,从①开始继续使用 中点函数值判断。 这样就可以不断接近零点。 通过每次把f(x)的零点所在小区间收缩一半的方法,使区间的两个端点逐步迫近函数的零点,以求得零点的近似值,这种方法叫做二分法。 从以上可以看出,每次运算后,区间长度减少一半,是线形收敛。另外,二分法不能计算复根和重根。 求法给定精确度ξ,用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤如下: 1 确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精确度ξ. 2 求区间(a,b)的中点c. 3 计算f(c). (1) 若f(c)=0,则c就是函数的零点; (2) 若f(a)·f(c)<0,则令b=c; (3) 若f(c)·f(b)<0,则令a=c. (4) 判断是否达到精确度ξ:即若|a-b|<ξ,则得到零点近似值a(或b),否则重复2-4. 计算机应用由于计算过程的具体运算复杂,但每一步的方式相同,所以可通过编写程序来运算。 Java语言public int binarySearch(int[] data,int aim){//以int数组为例,aim为需要查找的数 int start = 0; int end = data.length-1; int mid = (start+end)/2;//a while(data[mid]!=aim&&end>start){//如果data[mid]等于aim则死循环,所以排除 if(data[mid]>aim){ end = mid-1; }else if(data[mid]<aim){ start = mid+1; } mid = (start+end)/2;//b,注意a,b } return (data[mid]!=aim)?-1:mid;//返回结果 } C语言方程式为:f(x) = 0,示例中f(x) = 1+x-x^3 使用示例: input a b e: 1 2 1e-5 solution: 1.32472 源码如下: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <assert.h> double f(double x) { return 1+x-x*x*x; } int main() { double a = 0, b = 0, e = 1e-5; printf("input a b e: "); scanf("%lf%lf%lf", &a, &b, &e); e = fabs(e); if (fabs(f(a)) <= e) { printf("solution: %lg\", a); } else if (fabs(f(b)) <= e) { printf("solution: %lg\", b); } else if (f(a)*f(b) > 0) { printf("f(%lg)*f(%lg) > 0 ! need <= 0 !\", a, b); } else { while (fabs(b-a) > e) { double c = (a+b)/2.0; if (f(a)* f ( c ) < 0) b = c; else a = c; } printf("solution: %lg\", (a+b)/2.0); } return 0; } C++语言[类C编写]. |f(x)|<10^-5 f(x)=2x^3-4x^2+3x-6 #include"iostream" #include"stdio.h" #include"math.h" #define null 0 double fx(double); //f(x)函数 void main() { double xa(null),xb(null),xc(null); do { printf("请输入一个范围x0 x1:"); std::cin>>xa>>xb; //输入xa xb的值 printf("%f %f",xa,xb); } while(fx(xa)*fx(xb)>=0); //判断输入范围内是否包含函数值0 do { if(fx((xc=(xa+xb)/2))*fx(xb)<0) //二分法判断函数值包含0的X取值区间 { xa=xc; } else { xb=xc; } } while(fx(xc)>pow(10.0,-5)||fx(xc)<-1*pow(10.0,-5));//判断x根是否在接近函数值0的精确范围内 printf("\ 得数为:%f",xc); } double fx(double x) { return(2.0*pow(x,3)-4.0*pow(x,2)+3*x-6.0); } C++语言中的二分查找法算法:当数据量很大适宜采用该方法。采用二分法查找时,数据需是排好序的。 基本思想:假设数据是按升序排序的,对于给定值x,从序列的中间位置开始比较,如果当前位置值等于x,则查找成功;若x小于当前位置值,则在数列的前半段中查找;若x大于当前位置值则在数列的后半段中继续查找 ,直到找到为止。 假如有一组数为3,12,24,36,55,68,75,88要查给定的值24.可设三个变量front,mid,end分别指向数据的上界,中间和下界,mid=(front+end)/2. 1.开始令front=0(指向3),end=7(指向88),则mid=3(指向36)。因为mid>x,故应在前半段中查找。 2.令新的end=mid-1=2,而front=0不变,则新的mid=1。此时x>mid,故确定应在后半段中查找。 3.令新的front=mid+1=2,而end=2不变,则新的mid=2,此时a[mid]=x,查找成功。 如果要查找的数不是数列中的数,例如x=25,当第三次判断时,x>a[mid],按以上规律,令front=mid+1,即front=3,出现front>end的情况,表示查找不成功。 例:在有序的有N个元素的数组中查找用户输进去的数据x。 算法如下: 1.确定查找范围front=0,end=N-1,计算中项mid(front+end)/2。 2.若a[mid]=x或front>=end,则结束查找;否则,向下继续。 3.若a[mid]<x,说明待查找的元素值只可能在比中项元素大的范围内,则把mid+1的值赋给front,并重新计算mid,转去执行步骤2;若a[mid]>x,说明待查找的元素值只可能在比中项元素小的范围内,则把mid-1的值赋给end,并重新计算mid,转去执行步骤2。 代码: #include<iostream> #define N 10 using namespace std; int main() { int a[N],front,end,mid,x,i; cout<<"请输入已排好序的a数组元素:"<<endl; for(i=0;i<N;i++) cin>>a[i]; cout<<"请输入待查找的数x:"<<endl; cin>>x; front=0; end=N-1; mid=(front+end)/2; while(front<end&&a[mid]!=x) { if(a[mid]<x)front=mid+1; if(a[mid]>x)end=mid-1; mid=front + (end - front)/2; } if(a[mid]!=x) cout<<"没找到!"<<endl; else cout<<"找到了!在第"<<mid+1<<"项里。"<<endl; return 0; } MATLAB语言function y=f(x) y=f(x); %函数f(t)的表达式 i=0; %二分次数记数 a=a; %求根区间左端 b=b; %求根区间右端 fa=f(a); %计算f(a)的值 fb=f(b); %计算f(b)的值 c=(a+b)/2; %计算区间中点 fc=f(c); %计算区间中点f(c) while abs(fc)>=ε; %判断f(c)是否为零点 if fa*fc>=0; %判断左侧区间是否有根 fa=fc; a=c; else fb=fc; b=c; end c=(a+b)/2; fc=f(c); i=i+1; end fprintf('\%s%.6f\\t%s%d','c,'迭代次数i=',i) %计算结果输出 快速排序伪代码(非随机)下面的过程实现快速排序: QUICKSORT(A,p,r) 1ifp<r 2thenq ← PARTITION(A,p,r) 3 QUICKSORT(A,p,q-1) 4 QUICKSORT(A,q+1,r) 为排序一个完整的数组A,最初的调用是QUICKSORT(A,1,length[A])。 快速排序算法的关键是PARTITION过程,它对子数组A[p..r]进行就地重排: PARTITION(A,p,r) 1x ← A[r] 2i ← p-1 3forj ← ptor-1 4do ifA[j]≤x 5theni ← i+1 6 exchange A[i]←→A[j] 7 exchange A[i+1]←→A[r] 8returni+1 快速排序伪代码(随机)对PARTITION和QUICKSORT所作的改动比较小。在新的划分过程中,我们在真正进行划分之前实现交换: (其中PARTITION过程同快速排序伪代码(非随机)) RANDOMIZED-PARTITION(A,p,r) 1i ← RANDOM(p,r) 2 exchange A[r]←→A[i] 3return PARTITION(A,p,r) 新的快速排序过程不再调用PARTITION,而是调用RANDOMIZED-PARTITION。 RANDOMIZED-QUICKSORT(A,p,r) 1ifp<r 2thenq ← RANDOMIZED-PARTITION(A,p,r) 3 RANDOMIZED-QUICKSORT(A,p,q-1) 4 RANDOMIZED-QUICKSORT(A,q+1,r) Pascal,递归快排1procedure work(l,r: longint); var i,j,tmp: longint; begin if l<r then begin i:=l;j:=r;tmp:=stone[i]; while i<j do begin while (i<j)and(tmp<stone[j])do dec(j); if(i<j) then begin stone[i]:=stone[j]; inc(i); end; while (i<j)and(tmp>stone[i])do inc(i); if i<j then begin stone[j]:=stone[i]; dec(j); end; end; stone[i]:=tmp; work(l,i-1); work(i+1,r); end; end;//本段程序中stone是要排序的数组,从小到大排序,stone数组为longint(长整型)类型。在主程序中的调用命令为“work(1,n);”不含引号。表示将stone数组中的1到n号元素进行排序。 Pascal,递归快排2Program quiksort; //快速排序法 const max=100; var n:integer; a:array[1..max] of longint; procedure sort(l,r: longint); var i,j,x,y: longint; begin i:=l; j:=r; x:=a[(l+r) div 2]; repeat while a[i]<x do inc(i); while x<a[j] do dec(j); if i<=j then begin y:=a[i]; a[i]:=a[j]; a[j]:=y; inc(i); dec(j); end; until i>j; if l<j then sort(l,j); if i<r then sort(i,r); end; begin //生成数组; randomize; for n:=1 to max do begin a[n]:=random(1000); write(a[n]:5); end; writeln; //排序 sort(1,max); //输出 for n:=1 to max do write(a[n]:5);writeln; end. Delphi 递归快排3type TNTA=array of integer; var A:TNTA; procedure QuicSort(var Arr:TNTA;AStart,AEnd:Integer); var I,J,Sign:integer; procedure Switch(A,B:Integer); var Tmp:Integer; begin Tmp:=Arr[A]; Arr[A]:=Arr[B]; Arr[B]:=Tmp; end; begin if AEnd<=AStart then Exit; Sign:=(AStart+AEnd)div 2; {Switch value} Switch(Sign,AEnd); {Start to sort} J:=AStart; for I := AStart to AEnd-1 do begin if (Arr[I]<Arr[AEnd]){ and (I<>J)} then begin Switch(J,I); Inc(J); end; end; Switch(J,AENd); QuicSort(Arr,AStart,J); QuicSort(Arr,J+1,AEnd); end; procedure TForm1.btn1Click(Sender: TObject); const LEN=10000; var I: Integer; Start:Cardinal; begin SetLength(A,LEN); Randomize; for I := Low(A) to High(A) do A[I]:=Random(LEN*10); Start:=GetTickCount; QuicSort(A,Low(A),High(A)); ShowMessageFmt('%d large quick sort take time:%d',[LEN,GetTickCount-Start]); end; Pascal,非递归快排1var s:packed array[0..100,1..7]of longint; t:boolean; i,j,k,p,l,m,n,r,x,ii,jj,o:longint; a:packed array[1..200000]of longint; function check:boolean; begin if i>2 then exit(false); case i of 1:if (s[k,3]<s[k,2]) then exit(true); 2:if s[k,1]<s[k,4] then exit(true); end; exit(false); end; procedure qs; //非递归快速排序 begin k:=1; t:=true; s[k,1]:=1; s[k,2]:=n; s[k,3]:=1; while k>0 do begin r:=s[k,2]; l:=s[k,1]; ii:=s[k,3]; jj:=s[k,4]; if t then if (r-l>30) then begin x:=a[(r-l+1)shr 1 +l]; ii:=s[k,1];jj:=s[k,2]; repeat while a[ii]<x do inc(ii); while a[jj]>x do dec(jj); if ii<=jj then begin m:=a[ii]; a[ii]:=a[jj]; a[jj]:=m; inc(ii);dec(jj); end; until ii>jj; s[k,3]:=ii; s[k,4]:=jj; end else begin for ii:=l to r do begin m:=a[ii];jj:=ii-1; while (m<a[jj])and(jj>0) do begin a[jj+1]:=a[jj]; dec(jj); end; a[jj+1]:=m; end; t:=false; dec(k); end; if t then for i:=1 to 3 do if check then break; if not t then begin i:=s[k,5]; repeat inc(i); until (i>2)or check; end; if i>2 then begin t:=false; dec(k);end else t:=true; if t then begin s[k,5]:=i; inc(k); case i of 1:begin s[k,1]:=s[k-1,3];s[k,2]:=s[k-1,2];end; 2:begin s[k,1]:=s[k-1,1];s[k,2]:=s[k-1,4];end; end; end; end; end; begin readln(n); for i:=1 to n do read(a[i]); k:=1; qs; for i:=1 to n do //输出 write(a[i],' '); writeln; end. 经测试,非递归快排比递归快排快。 Pascal,非递归快排2//此段快排使用l队列储存待处理范围 var a:Array[1..100000] of longint; l:Array[1..100000,1..2] of longint; n,i:longint; procedure fs;//非递归快排 var s,e,k,j,ms,m:longint; begin s:=1;e:=1;l[1,1]:=1;l[1,2]:=n; while s<=e do begin k:=l[s,1];j:=l[s,2];m:=random(j-k+1)+k; ms:=a[m];a[m]:=a[k]; while k<j do begin while (k<j)and(a[j]>ms) do dec(j); if k<j then begin a[k]:=a[j];inc(k);end; while (k<j)and(a[k]<ms) do inc(k); if k<j then begin a[j]:=a[k];dec(j);end; end; a[k]:=ms; if l[s,1]<k-1 then begin inc(e);l[e,1]:=l[s,1];l[e,2]:=k-1;end; if j+1<l[s,2] then begin inc(e);l[e,1]:=j+1;l[e,2]:=l[s,2];end; inc(s); end; end; begin randomize; read(n); for i:=1 to n do read(a[i]); fs; for i:=1 to n do write(a[i],' '); end. 经济学方面传统的经济学家把经济分为实物经济和货币经济两部分,其中,经济理论分析实际变量的决定,而货币理论分析价格的决定,两者之间并没有多大的关系,这就是所谓的二分法。 哲学方面又称二分说,爱利亚学派芝诺四大著名悖论之一 证明运动是不可能的。 其主要思路是:假设一个存在物经过空间而运动,为了穿越某个空间,就必须穿越这个空间的一半。为了穿越这一半,就必须穿越这一半的一半;以此类推,直至无穷。所以,运动是不可能的。 一般使用方面即将所有的事物根据其属性分成两种。错误的分类可能导致逻辑谬论,如:非黑即白,不是忠的就是奸的。这很明显忽略了中间状态的存在。正确的分类法应如:白-非白。 |
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