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折半查找也称为二分查找，其基本思想是：先令查找表中间位置记录的关键字和给定值比较，若相等，则查找成功；若不等，则缩小范围，直至新的查找区间中间位置记录的关键字等于给定值或者查找区间没有元素时（表明查找不成功）为止。
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设查找表的元素存储在一维数组r［1..n］中，那么在表中的元素已经按关键字递增（或递减）排序的情况下，进行折半查找的方法是：首先比较key值与表r中间位置（下标为mid）的记录的关键字，若相等，则查找成功。若key>r［mid］.key，则说明待查记录只可能在后半个子表r［mid+1..n］中，下一步应在后半个子表中再进行折半查找；若keyr的前半个子表中进行折半查找。这样通过逐步缩小范围，直到查找成功或子表为空时失败为止。
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【函数】设有一个整型数组中的元素是按非递减的方式排列的，在其中进行折半查找的算法如下：
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折半查找的过程可以用一棵二叉树描述，方法是：以当前查找区间的中间位置上的记录作为根，左子表和右子表中的记录分别作为根的左子树和右子树上的结点，这样构造的二叉树称为折半查找判定树。例如，具有11个结点的折半查找判定树如下图所示，结点中的数字表示元素的序号。
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从折半查找判定树可以看出，查找成功时，折半查找的过程恰好走了一条从根结点到被查结点的路径，关键字进行比较的次数即为被查找结点在树中的层数。因此，折半查找在查找成功时进行比较的关键字数最多不超过树的高度，而具有n个结点的判定树的高度为 ，所以折半查找在查找成功时和给定值进行比较的关键字个数至多为 。
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给判定树中所有结点的空指针域加上一个指向一个方型结点的指针，称这些方型结点为判定树的外部结点（与之相对，称那些圆形结点为内部结点），如下图所示。那么折半查找不成功的过程就是走了一条从根结点到外部结点的路径。和给定值进行比较的关键字个数等于该路径上内部结点个数。因此，折半查找在查找不成功时和给定值进行比较的关键字个数最多也不会超过 。
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那么折半查找的平均查找长度是多少呢？为了方便起见，不妨设结点总数为n=2h-1，则判定树是深度为h=log2（n+1）的满二叉树。在等概率情况下，折半查找的平均查找长度为：
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当n值较大时，ASLbs≈log2（n+1）-1。
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折半查找比顺序查找的效率要高，但它要求查找表进行顺序存储并且按关键字有序排列。因此，折半查找适用于表不易变动，且又经常进行查找的情况。
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