关于 Arrays.binarySearch() 方法的分析

Arrays.binarySearch() 方法是java.util.Arrays包中的一种查找元素的方法。它使用的前提是数组是有序的。
先来看一个例子：

import java.util.Arrays; 

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) { 

        int[] data = new int[] {5,8,6,7,2,9,1,0};
        Arrays.sort(data);
        System.out.println("数组是: "+ Arrays.toString(data));
        System.out.println("6对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, 6));
        System.out.println("3对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, 3));
        System.out.println("4对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, 4));
        System.out.println("9对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, 9));
        System.out.println("-1对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, -1));
        System.out.println("11对应的下标是：" + Arrays.binarySearch(data, 11));
    }
}

结果是：

        数组是: [0, 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9]
        6对应的下标是：4
        3对应的下标是：-4
        4对应的下标是：-4
        9对应的下标是：7
        -1对应的下标是：-1         11对应的下标是：-9

对于元素6和9的下标为4和7是没有疑问的，可是为什么对于数组中没有的元素会返回不同的负数呢？
想解决这个问题我们就要去看一看Arrays.binarySearch() 方法的源码了。

public static int binarySearch(int[] a, int key) {
        return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
    }

可以看到，Arrays.binarySearch() 方法是调用了Arrays.binarySearch0()方法，那我们再去看看Arrays.binarySearch0()方法的源码：

 private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex,
                                     int key) {
        int low = fromIndex;
        int high = toIndex - 1;

        while (low <= high) {
            int mid = (low + high) >>> 1;
            int midVal = a[mid];

            if (midVal < key)
                low = mid + 1;
            else if (midVal > key)
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found.
    }

可以看到Arrays.binarySearch0()方法是利用二分法来查找数据的，最后对于不存在于数组中的数据的下标返回值是return -(low + 1)。
它对于非数组中的值的返回是这样的：假设该数据存在于数组中，并按照大小顺序排列，此时的low值是假设该数据在数组中的下标，所以上面的例子中当查找3和4时，就认为数组是[0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9]和[0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9]，故返回值都是-4，当查找-1时，此时认为数组是[-1,0, 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9]，故返回值是-1，同样的，查找11时，认为数组是[0, 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 11]，返回值是-9。