查找算法(比较) | 基本思想 |
顺序查找 | 顺序查找也称为线形查找,属于无序查找算法。从数据结构线形表的一端开始,顺序扫描,依次将扫描到的结点关键字与给定值k相比较,若相等则表示查找成功;若扫描结束仍没有找到关键字等于k的结点,表示查找失败。 |
1. 顺序查找
说明:顺序查找适合于存储结构为顺序存储或链接存储的线性表。
基本思想:顺序查找也称为线形查找,属于无序查找算法。从数据结构线形表的一端开始,顺序扫描,依次将扫描到的结点关键字与给定值k相比较,若相等则表示查找成功;若扫描结束仍没有找到关键字等于k的结点,表示查找失败。
复杂度分析:
查找成功时的平均查找长度为:(假设每个数据元素的概率相等) ASL = 1/n(1+2+3+…+n) = (n+1)/2 ;
当查找不成功时,需要n+1次比较,时间复杂度为O(n);
当查找不成功时,需要n+1次比较,时间复杂度为O(n);
所以,顺序查找的时间复杂度为O(n)。
public class Test{public static void main(String[] args) {int[] a = new int[args.length];for(int i=0;i<args.length;i++){a[i]=Integer.parseInt(args[i]);//int type packaging type}print(a);System.out.println("result:"+sequenceSearch(a,3));}private static boolean sequenceSearch(int a[],int value){int i ;for(i = 0 ;i<a.length;i++){if(a[i] == value){return true;}}return false;}private static void print( int[] a){for(int i = 0 ;i<a.length ;i++){System.out.print(a[i]+" ");}System.out.println();}}
运行结果:
<------------------------------------二分查找----------------------------------------------------->
二分查找
说明:元素必须是有序的,如果是无序的则要先进行排序操作。
基本思想:也称为是折半查找,属于有序查找算法。用给定值k先与中间结点的关键字比较,中间结点把线形表分成两个子表,若相等则查找成功;若不相等,再根据k与该中间结点关键字的比较结果确定下一步查找哪个子表,这样递归进行,直到查找到或查找结束发现表中没有这样的结点。
复杂度分析:最坏情况下,关键词比较次数为log2(n+1),且期望时间复杂度为O(log2n);
注:折半查找的前提条件是需要有序表顺序存储,对于静态查找表,一次排序后不再变化,折半查找能得到不错的效率。但对于需要频繁执行插入或删除操作的数据集来说,维护有序的排序会带来不小的工作量,那就不建议使用。——《大话数据结构》
《版本1》
private static boolean BinarySearch1(int a[], int value){int low, high, mid;low = 0;high = a.length;while(low<=high){mid = (low+high)/2;if(a[mid]==value)return true;if(a[mid]>value)high = mid-1;if(a[mid]<value)low = mid+1;}return false;
}
《版本2:递归》
private static int BinarySearch2(int a[], int value, int low, int high){int mid = low+(high-low)/2;if(a[mid]==value){return mid;}if(a[mid]>value){return BinarySearch2(a, value, low, mid-1);}if(a[mid]<value){return BinarySearch2(a, value, mid+1, high);}return 0;}
<------------------------------------------插值查找-------------------------------------------->
插值查找
在介绍插值查找之前,首先考虑一个新问题,为什么上述算法一定要是折半,而不是折四分之一或者折更多呢?
打个比方,在英文字典里面查“apple”,你下意识翻开字典是翻前面的书页还是后面的书页呢?如果再让你查“zoo”,你又怎么查?很显然,这里你绝对不会是从中间开始查起,而是有一定目的的往前或往后翻。
同样的,比如要在取值范围1 ~ 10000 之间 100 个元素从小到大均匀分布的数组中查找5, 我们自然会考虑从数组下标较小的开始查找。
经过以上分析,折半查找这种查找方式,不是自适应的(也就是说是傻瓜式的)。二分查找中查找点计算如下:
mid=(low+high)/2, 即mid=low+1/2*(high-low);
通过类比,我们可以将查找的点改进为如下:
mid=low+(key-a[low])/(a[high]-a[low])*(high-low),
也就是将上述的比例参数1/2改进为自适应的,根据关键字在整个有序表中所处的位置,让mid值的变化更靠近关键字key,这样也就间接地减少了比较次数。
基本思想:基于二分查找算法,将查找点的选择改进为自适应选择,可以提高查找效率。当然,差值查找也属于有序查找。
注:对于表长较大,而关键字分布又比较均匀的查找表来说,插值查找算法的平均性能比折半查找要好的多。反之,数组中如果分布非常不均匀,那么插值查找未必是很合适的选择。
复杂度分析:查找成功或者失败的时间复杂度均为O(log2(log2n))。
private static int InsertionSearch(int a[], int value, int low, int high){int mid = low+(value-a[low])/(a[high]-a[low])*(high-low);if(a[mid]==value){return mid;}if(a[mid]>value){return InsertionSearch(a, value, low, mid-1);}if(a[mid]<value){return InsertionSearch(a, value, mid+1, high);}return 0;}