为什么python的bisect_left即使值不存在也返回有效索引？

Question

我想查找一个数字是否存在于排序数组中。直截了当，数组包含从 1 到 63 的斐波那契数。下面是斐波那契数生成器及其一些输出。

stacksize = 10000  # default 128 stack
from functools import lru_cache

@lru_cache(stacksize)
def nthfibonacci(n):
    if n <= 1:
        return 1
    elif n == 2:
        return 1
    elif n > 2:
        return nthfibonacci(n - 2) + nthfibonacci(n - 1)

 output = [nthfibonacci(k) for k in range(1,63+1)]

 # truncated output: [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610,987, 
           1597, 2584, 4181, 6765, 10946, 17711, 28657, 46368,.....]

现在我想查找 number 7 是否存在，所以我使用了以下代码 使用pythonbisection module

from bisect import bisect_left
elem_index = bisect_left(a=output, x=7, lo=0, hi=len(arr) - 1) 
# output of elem_index is  5 ????  . But it is expected to be len(output) +1, right?   
# as we know if element is not found it returns len(array) +1 

如果我只是写一个简单的二进制搜索，它会给我正确的结果，如下所示：

def binsearch(arr, key):
    # arr.sort()
    low = 0
    high = len(arr) - 1
    while low <= high:
        mid = (low + high) // 2
        if arr[mid] == key:
            return mid
        else:
            if arr[mid] < key:
                low = mid + 1
            else:
                high = mid - 1
    return -1

print(binsearch(arr, 7)) # it gives me -1 as expected

那么发生了什么？

Answer 1

如前所述，bisect_left() 只是定位列表中元素的插入点 以保持排序顺序。该文档还 shows 如何将 bisect_* 函数转换为实际查找，因此您可以使用：

def index(lst, elem):
    i = bisect_left(lst, elem)
    if i != len(lst) and lst[i] == elem:
        return i
    return -1

Answer 2

The documentation on bisect_left 解释了这种行为：

bisect_left(...)
    bisect_left(a, x[, lo[, hi]]) -> index

    Return the index where to insert item x in list a, assuming a is sorted.

简而言之，bisect_left（和bisect_right）会告诉您元素在哪里（如果存在），或者如果不存在则插入到哪里。

考虑一个人为的例子。当值存在时，让我们在排序列表中搜索该值。

l = [1, 4, 5]
bisect.bisect_left(l, 4)
# 1

bisect_left 返回 1，因为 l[1] 是 4。现在，重复该过程，但使用该列表中不存在的值。

bisect.bisect_left(l, 3)
# 1

在这种情况下，l[1] 是您可以在该排序列表中找到 3 个如果存在。

---

这对你意味着什么？你所要做的就是修改你的函数来查询bisect_left返回的索引处的元素，

def binary_search(items, key):
    idx = bisect_left(items, key)
    if items[idx] != key:
         return -1

    return idx