PHP二分查找法怎么从递归方法转化为循环方法

PHP中的二分查找法通过比较数组中间元素和目标值来减小搜索区域、提高查找效率、适应有序数组搜索。递归方法转化为循环方法的关键是使用while循环替代递归调用，迭代执行查找逻辑。其中，循环方法的主要优势是减少内存消耗，并避免递归调用栈溢出的风险。

一、二分查找法的基本原理

二分查找，也称为折半查找，针对的是有序数组。其基本思想是将待查找区间分为三个部分：中间元素、左侧子区间和右侧子区间。通过比较中间元素与目标值，可以判断目标值是在左侧子区间还是右侧子区间，从而继续在确定的子区间内查找。

二、PHP实现递归方法的二分查找

递归的二分查找会在每一步对半减少搜索区间，如果找到目标值返回其位置，否则继续递归查找或最终返回查找失败。

function binarySearchRecursive($array, $target, $low, $high) {
    if ($low > $high) {
        // 如果低指针超过高指针，搜索失败
        return -1;
    }
    $mid = intdiv($low + $high, 2);
    if ($array[$mid] == $target) {
        // 如果中间元素等于目标值，返回索引
        return $mid;
    } elseif ($array[$mid] > $target) {
        // 如果中间元素大于目标值，继续在左侧子区间查找
        return binarySearchRecursive($array, $target, $low, $mid - 1);
    } else {
        // 如果中间元素小于目标值，继续在右侧子区间查找
        return binarySearchRecursive($array, $target, $mid + 1, $high);
    }
}

三、PHP实现循环方法的二分查找

将递归二分查找转化为循环方法的核心在于使用while循环持续缩小查找范围，直到找到目标值或查找范围为空。

function binarySearchIterative($array, $target) {
    $low = 0;
    $high = count($array) - 1;
    while ($low <= $high) {
        $mid = intdiv($low + $high, 2);
        if ($array[$mid] == $target) {
            // 找到目标值，返回索引
            return $mid;
        } elseif ($array[$mid] > $target) {
            // 如果中间元素大于目标值，调整高指针
            $high = $mid - 1;
        } else {
            // 如果中间元素小于目标值，调整低指针
            $low = $mid + 1;
        }
    }
    // 如果没有找到目标值，返回-1表示失败
    return -1;
}

四、循环方法与递归方法的对比分析

递归方法中每次调用自身函数时，都需要保持当前状态，创建新的执行上下文，这会增加系统调用堆栈。在深度较大的递归和大数据量下容易出现栈溢出。循环方法通过while循环控制执行流程，不需要额外调用栈空间，因此在内存效率上较递归方法有优势。

五、优化循环方法的二分查找

改进查找中间元素的计算方式可以防止在数组长度较大时$low + $high导致的整数溢出。一种更安全的中间索引计算方式是$low + (($high - $low) >> 1)。

function binarySearchIterativeImproved($array, $target) {
    $low = 0;
    $high = count($array) - 1;
    while ($low <= $high) {
        $mid = $low + (($high - $low) >> 1);
        if ($array[$mid] == $target) {
            return $mid;
        } elseif ($array[$mid] > $target) {
            $high = $mid - 1;
        } else {
            $low = $mid + 1;
        }
    }
    return -1;
}