面试官，我会写二分查找法！对，没有 bug 的那种！

前言科普

第一篇二分搜索论文是 1946 年发表，然而第一个没有 bug 的二分查找法倒是在 1962 年才出现，中间用了 16 年的时间。

2019 年的你，在面试的过程当中能手写出没有 bug 的二分查找法么？

定义

在计算机科学中，二分查找（英语：binary search），也称折半搜索（英语：half-interval search）、对数搜索（英语：logarithmic search），是一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。

搜索过程从数组的中间元素开始，若是中间元素正好是要查找的元素，则搜索过程结束；

若是某一特定元素大于或者小于中间元素，则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找，并且跟开始同样从中间元素开始比较。

若是在某一步骤数组为空，则表明找不到。

这种搜索算法每一次比较都使搜索范围缩小一半。

二分查找法代码

按照上面的定义，咱们来尝试写一下二分查找法的代码。

public static int binary(int[] arr, int data) {
        int min = 0;
        int max = arr.length - 1;
        int mid;
        while (min <= max) {
            mid = (min + max) / 2;
            if (arr[mid] > data) {
                max = mid - 1;
            } else if (arr[mid] < data) {
                min = mid + 1;
            } else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }

如今问你，上面的代码有没有问题？哪段代码会出现 bug ？

请思考一分钟后再往下查看。

对于上面这段代码而言，问题出在第 6 行代码处：

mid = (min + max) / 2;

这句代码在 min 和 max 很大的时候，会出现溢出的状况，从而致使数组访问出错。

别看如今轻描淡写的指出了这个错误，但这个错误在当时但是存在了好些年。

那怎么改进呢？通常的作法是这样的：将加法变成减法。

public static int binary(int[] arr, int data) {
        int min = 0;
        int max = arr.length - 1;
        int mid;
        while (min <= max) {
            // 防止溢出
            mid =  min + (max - min) / 2;
            if (arr[mid] > data) {
                max = mid - 1;
            } else if (arr[mid] < data) {
                min = mid + 1;
            } else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }

还有一种更高逼格的写法，也是官方的二分搜索法的实现写法：使用 位运算。

 public static int binary(int[] arr, int data) {
        int min = 0;
        int max = arr.length - 1;
        int mid;
        while (min <= max) {
            // 无符号位运算符的优先级较低，先括起来
            mid =  min + ((max - min) >>> 1);
            if (arr[mid] > data) {
                max = mid - 1;
            } else if (arr[mid] < data) {
                min = mid + 1;
            } else {
                return mid;
            }
        }
        return -1;
    }

但愿经过今天的文章能帮助读者们在面试中手写对代码，毕竟，对于不少小公司来讲，二分查找法会出如今他们的笔试题中的。