目录
一、实验目的
二、实验原理
1. 顺序查找
2. 折半查找
3. 二叉树查找
三、实验内容
实验一
任务
代码
截图
实验2
任务
代码
截图
一、实验目的
1.掌握查找的基本概念；
2.掌握并实现以下查找算法：顺序查找、折半查找、二叉树查找。
二、实验原理
1. 顺序查找
原理：
顺序查找是一种逐个检查数据元素的搜索方法。从列表的第一个元素开始，逐个比较目标值和列表中的元素，直到找到匹配的元素或搜索完整个列表。
时间复杂度：
O(n)，其中n是数据元素的数量。
代码：
int sequential_search(int arr[], int size, int target) {for (int i = 0; i < size; i++) {if (arr[i] == target) {//若找到目标元素，返回第一个出现的索引return i;}}return -1;//若没有找到目标元素
}2. 折半查找
原理：
折半查找要求数据元素必须有序。它通过反复将搜索范围减半来查找目标值。首先，与中间元素比较，如果目标值小于中间元素，则在左半部分继续查找；如果大于中间元素，则在右半部分继续查找。重复这个过程直到找到目标值或搜索范围缩小到空。
时间复杂度：
O(log n)，其中n是数据元素的数量。
代码：
int binary_search(int arr[], int size, int target) {int low = 0, high = size - 1;while (low <= high) {int mid = (low + high) / 2;if (arr[mid] == target) {//若找到目标元素，返回出现的索引return mid;}else if (target < arr[mid]) {//如果中间元素较大high = mid - 1;}else {//如果中间元素较小low = mid + 1;}}return -1;//若没有找到目标元素
}3. 二叉树查找
原理：
二叉树是一种树形结构，每个节点最多有两个子节点，且左子节点的值小于父节点，右子节点的值大于父节点。二叉树查找利用这个有序性质，通过比较目标值和当前节点的值，决定向左子树或右子树移动，直到找到目标值或达到叶子节点。
时间复杂度：
平均情况下为O(log n)，最坏情况下可能为O(n)，取决于树的平衡性。
代码：
//定义二叉树结构
struct Treenode {int value;struct Treenode* left;struct Treenode* right;
};//创建新结点
struct Treenode* Create_node(int num) {struct Treenode* node = (struct Treenode*)malloc(sizeof(struct Treenode));node->value = num;node->left = NULL;node->right = NULL;return node;
}
//二叉树查找
struct Treenode* binary_tree_search(struct Treenode* root,int target) {if (root->value == target) {//如果找到return root;}else if(root->value<target){//如果目标值小于根，则在其左子树上查找return binary_tree_search(root->left, target);}else {//如果目标值大于根，则在其右子树上查找return binary_tree_search(root->right, target);}
}三、实验内容
对同一组数据，试用三种方法查找某一相同数据：
1.建立一个顺序表，用顺序查找的方法对其实施查找;
2.建立一个有序表，用折半查找的方法对其实施查找;
3.建立一个二叉排序树，根据给定值对其实施查找;
实验一
任务
包括的函数有: typedef struct，创建函数 void create(seqlist &L)，输出函数 voidprint(seqlist L)，顺序查找 int find(seqlist L,intnumber)，折半查找 int halffind(seqlist L,int number)，主函数 main()。
代码
#include<iostream>
using namespace std;//定义学生结构
typedef struct Record {int ID;//学号string name;//姓名string sex;//性别int age;//年龄
}student;typedef struct seqlist {student record[10];//这个列表最多有十个学生的记录int num;//实际学生的数目
};//对列表进行初始化
void Initial_list(seqlist& list) {list.num = 0;return;
}//创建列表
void create(seqlist& L) {cout << "请输入学生数目:";cin >> L.num;cout << "学号 姓名 性别 年龄" << endl;for (int i = 0; i < L.num; i++) {cin >> L.record[i].ID;cin >> L.record[i].name;cin >> L.record[i].sex;cin >> L.record[i].age;}return;
}//打印列表
void print(seqlist L) {cout << "学生的基本信息为：" << endl;cout << "学号 姓名 性别 年龄" << endl;for (int i = 0; i < L.num; i++) {cout << L.record[i].ID <<" " <<L.record[i].name<<" " << L.record[i].sex << " "<<L.record[i].age << endl;}return;
}//顺序表查找
int find(seqlist L, int number) {for (int i = 0; i < L.num; i++) {if (L.record[i].ID == number) {//若找到目标元素，返回第一个出现的索引return i;}}return -1;//若目标不在顺序表中
}//折半查找
int halffind(seqlist L, int number) {int low = 0, high = L.num - 1;while (low <= high) {int mid = (low + high) / 2;if (L.record[mid].ID == number) {//若找到目标元素，返回出现的索引return mid;}else if (number < L.record[mid].ID) {//如果中间元素较大high = mid - 1;}else {//如果中间元素较小low = mid + 1;}}return -1;//若没有找到目标元素
}int main() {seqlist L1;int id1, id2,index1,index2;Initial_list(L1);//初始化create(L1);//输入,由于要求满足折半查找，则表中元素应该有序print(L1);//输出cout << "顺序查找" << endl;cout << "请输入你要查询的学号：";cin >> id1;index1 = find(L1, id1);if (index1 ==-1 ) {cout << "未找到所需元素" << endl;}else {cout << L1.record[index1].ID << " " << L1.record[index1].name << " " << L1.record[index1].sex << " " << L1.record[index1].age << endl;}cout << "折半查找" << endl;cout << "请输入你要查询的学号：";cin >> id2;index2 = halffind(L1, id2);if (index2 == -1) {cout << "未找到所需元素" << endl;}else {cout << L1.record[index2].ID << " " << L1.record[index2].name << " " << L1.record[index2].sex << " " << L1.record[index2].age << endl;}
}截图
实验2
任务
包括的函数有:结构体 typedef struct, 插入函数 void insert(bnode*& T,bnode * S), void insert1(bnode * & T) ， 创 建 函 数 voidcreate(bnode*& T)，查找函数：bnode *search (bnode*T. int number)，主函数main()。
代码
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;// 定义二叉树结构
struct TreeNode {int ID;string name;string sex;int age;struct TreeNode* left;struct TreeNode* right;
};// 创建新结点
struct TreeNode* Create_node(int num) {struct TreeNode* newnode = new TreeNode;if (newnode == NULL) {cout << "内存分配失败" << endl;exit(1); // 或者采取其他处理方式}newnode->ID = num;cout << "输入姓名、性别、年龄：" << endl;cin >> newnode->name;cin >> newnode->sex;cin >> newnode->age;newnode->left = NULL;newnode->right = NULL;return newnode;
}// 建立二叉树
struct TreeNode* buildTree() {int elem;cout << "输入节点的数值（-1代表空节点）:";cin >> elem;if (elem == -1) {return NULL;}struct TreeNode* root = Create_node(elem);cout << "输入" << elem << "的左节点" << endl;root->left = buildTree();cout << "输入" << elem << "的右节点" << endl;root->right = buildTree();return root;
}// 二叉树查找
struct TreeNode* binary_tree_search(struct TreeNode* root, int target) {if (root == NULL || root->ID == target) {return root;}if (target < root->ID) {return binary_tree_search(root->left, target);}else {return binary_tree_search(root->right, target);}
}// 插入节点
void insert(struct TreeNode* root, int target) {if (root == NULL) {//若是空节点，直接插入root= Create_node(target);return;}if (target < root->ID) {//插入左子树if (root->left == NULL) {//左子树为空，直接插入root->left = Create_node(target);}else {insert(root->left, target);}}else {if (root->right == NULL) {root->right = Create_node(target);}else {insert(root->right, target);}}return;
}int main() {struct TreeNode* T = buildTree(); // 建立二叉树int number;cout << "请输入你要插入的学生的ID：";cin >> number;insert(T, 4);int targetID;cout << "输入要查找的学生ID：" << endl;cin >> targetID;struct TreeNode* ans = binary_tree_search(T, targetID);if (ans != NULL) {cout << ans->ID << " " << ans->name << " " << ans->sex << " " << ans->age << endl;}else {cout << "未找到目标节点" << endl;}return 0;
}
截图
