CODESYS编程实现：二分查找算法-在自动化设备大数据中的原理与应用

引言

在自动化设备中，二分查找和三分查找是实现快速、精确控制的关键算法，但二者的应用场景有本质区别。简单来说，二分查找主要解决“查找目标值”的问题，而三分查找则擅长解决“寻找最优值”的问题。

为了让你快速了解，下面的表格对比了它们在实际应用中的核心差异：

在讲解算法背景、原理、编程语言实现以及应用场景等之前，本人先通过一个小案例，带大家直观理解二分查找法的优势。

案例说明如下：

①创建一个数组，含一百万条数据，按照序号分别循环写入数据。

②使用Case语句，创建三种模式：模式0-不查找任何数据，模式1-按顺序查找数据，模式2-按二分法查找数据；

③顺序或二分法查找内容时，分别赋值查找的数值1，99999，999999；

④实时监控三种模式下的循环扫描周期值（平均值）。

⑤编程环境使用CODESYS仿真，自由循环，并添加Trace数据。

程序代码如下：

PROGRAM PLC_PRG
VAR
records: ARRAY[1..1000000] OF REAL;//一百万数据
Mid:LINT;
Left:LINT;
Right:LINT;
targetTemp:REAL;
tolerance:REAL;//容差0
foundIndex :LINT:=-1;
i:LINT;
Mode:INT;
END_VAR

FOR i:=1 TO 1000000 DO
records[i]:=i;
END_FOR;

Mid:=0;
Left:=1;
Right:=1000000;
foundIndex:=-1;

//此程序给定目标值需在此内
CASE Mode OF

1://顺序法
WHILE Left<=Right AND foundIndex = -1 DO
mid := Mid +1 ; //顺序查找
IF ABS(records[Mid]-targetTemp)=tolerance THEN
foundIndex:=Mid;//找到目标
END_IF
END_WHILE

2:
//二分查找法
WHILE Left<=Right AND foundIndex = -1 DO
mid := (left + right) / 2; // 自动取整
IF ABS(records[Mid]-targetTemp)=tolerance THEN
foundIndex := mid; // 找到目标
END_IF
IF records[Mid]<targetTemp THEN
Left :=Mid+1;//在左侧
END_IF;
IF records[Mid]>targetTemp THEN
Right :=Mid-1;//在右侧
END_IF;
END_WHILE;

END_CASE

实现效果如下：

测试环境使用Codesys仿真，为了实验的严谨性，每次重新测试都进行了冷复位，而且为了确保不受“程序”影响，测试的逻辑也进行了调整，且等运行趋势确定后再进行模式切换。