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코딩테스트/이진 탐색

<PART 2> 이진 탐색: 범위를 반씩 좁혀가는 탐색

by brown_board 2022. 11. 5.
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이진 탐색: 리스트 내에서 데이터를 매우 빠르게 탐색하는 이진 탐색 알고리즘
이진탐색을 공부하기 전에 순차 탐색을 먼저 이해할 필요가 있습니다.

순차 탐색: 리스트 안에 있는 특정한 데이터를 찾기 위해 앞에서부터 데이터를 하나씩 차례대로 확인하는 방법
보통 정렬되지 않은 리스트에서 데이터를 찾아야 할 때 사용합니다. 리스트 내에 데이터가 아무리 많아도 시간만 충분하다면 항상 원하는 원소를 찾을 수 있다는 장점이 있습니다. 그러므로 시간 복잡도는 O(N)입니다.
count() 메서드도 내부에서는 순차 탐색이 수행됩니다.

위와 같이 처음부터 찾는 것을 순차탐색이라 합니다.

- 이진 탐색
이진 탐색은 배열 내부의 데이터가 정렬되어 있어야만 사용할 수 있는 알고리즘입니다.
위치를 나타내는 변수 3개를 사용하는데 탐색하고자 하는 범위의 시작점 ,끝점 그리고 중간점입니다.
찾으려는 데이터와 중간점 위치에 있는 데이터를 반복적으로 비교해서 원하는 데이터를 찾는 게 이진 탐색 과정입니다.

1. 정렬된 리스트에서 각각의 인덱스는 시작점은[0], 끝점은[8], 중간점은 [4]인 7입니다. (만약에 4.5가 중간점의 인덱스라면 뒷자리를 버려서 4가 됩니다.) 
2. 찾을려고하는 숫자가 3이라면 중간점의 값인 7과 비교해서 7이 더 크므로 [3]이 끝점이 되고 중간점은 [1]이 됩니다.
3. 시작점[0] 끝점[3] 중간점[1]인 상태에서 중간점의 값이 2이고 찾을려는 값이 3이므로 중간점이하는 확인할 필요가 없습니다.
4. 시작점[2], 끝점[3], 중간점[2]에서 중간점과 찾을려는 값이 같으므로 여기서 탐색을 종료합니다.
전체 데이터의 갯수가 9개지만 이진 탐색을 이용해 총 3번의 탐색으로 원소를 찾을 수 있었다. 이진 탐색은 학번 확인할 때마다 확인하는 원소의 개수가 절반씩 줄어든다는 점에서 시간 복잡도가 O(logN)입니다.
이를 구현하는 방법은 2가지가 있습니다. 하나는 재귀함수를 이용하는 방법이고, 다른 하나는 단순하게 반복문을 이용하는 방법입니다.

- 재귀 함수로 구현하는 이진 탐색 소스코드

입력예시)
5 6
8 1 4 7 6

출력예시)
3

이진 탐색은 시작점,끝점,중간점의 인덱스를 가지고 value를 비교하기 때문에 정렬되어 있어야만 하는 것이 특징입니다.
재귀함수로 구현해야 하므로 중간점을 기준으로 왼쪽, 오른쪽을 따로 조건을 주어 재귀함수로 만듭니다.

- 단순 반복문으로 구현한 이진 탐색 소스코드

참고할 소스코드가 없는 상태에서 이진 탐색의 소스코드를 구현하는 프로그래머는 10%내외라 할 정도로 실제 구현은 까다롭습니다. 이진탐색의 코드가 짧으니 처음 접한 독자라면, 여러 차례 코드를 입력하여 자연스럽게 외워봅시다. 이진 탐색은 코딩 테스트에서 단골로 나오는 문제이니 가급적 외우길 권합니다.
처리해야할 데이터의 갯수나 값이 1000만 단위 이상이면 이진 탐색과 같이 O(logN)의 속도를 내야하는 알고리즘을 떠올려야 문제를 풀 수 있는 경우가 많다는 점을 기억합시다.

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