查找算法

查找算法

ASL

由于查找算法的主要运算是关键字的比较,所以通常把查找过程中对关键字的平均比较次数(平均查找长度)作为衡量一个查找算法效率的标准。ASL= ∑(n,i=1) Pi*Ci,其中n为元素个数,Pi是查找第i个元素的概率,一般为Pi=1/nCi是找到第i个元素所需比较的次数。

顺序查找

原理是让关键字与队列中的数从最后一个开始逐个比较,直到找出与给定关键字相同的数为止,它的缺点是效率低下。时间复杂度o(n)

折半查找

折半查找要求线性表是有序表。搜索过程从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是要查找的元素,则搜索过程结束;如果某一特定元素大于或者小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组为空,则代表找不到。这种搜索算法每一次比较都使搜索范围缩小一半。折半搜索每次把搜索区域减少一半,时间复杂度为O(log n)。

  • 可以借助二叉判定树求得折半查找的平均查找长度log2(n+1)-1
  • 折半查找在失败时所需比较的关键字个数不超过判定树的深度,n个元素的判定树的深度和n个元素的完全二叉树的深度相同log2(n)+1

    public int binarySearchStandard(int[] num, int target){
    int start = 0;
    int end = num.length - 1;
    while(start <= end){ //注意1
        int mid = start + ((end - start) >> 1);
        if(num[mid] == target)
            return mid;
        else if(num[mid] > target){
            end = mid - 1; //注意2
        }
        else{
            start = mid + 1; //注意3
        }
    }
    return -1;
    }
    
  • 如果是start < end,那么当target等于num[num.length-1]时,会找不到该值。

  • 因为num[mid] > target, 所以如果有num[index] == target, index一定小于mid,能不能写成end = mid呢?举例来说:num = {1, 2, 5, 7, 9}; 如果写成end = mid,当循环到start = 0, end = 0时(即num[start] = 1, num[end] = 1时),mid将永远等于0,此时end也将永远等于0,陷入死循环。也就是说寻找target = -2时,程序将死循环。

  • 因为num[mid] < target, 所以如果有num[index] == target, index一定大于mid,能不能写成start = mid呢?举例来说:num = {1, 2, 5, 7, 9}; 如果写成start = mid,当循环到start = 3, end = 4时(即num[start] = 7, num[end] = 9时),mid将永远等于3,此时start也将永远等于3,陷入死循环。也就是说寻找target = 9时,程序将死循环。

分块查找

分块查找又称索引顺序查找,它是一种性能介于顺序查找和折半查找之间的查找方法。分块查找由于只要求索引表是有序的,对块内节点没有排序要求,因此特别适合于节点动态变化的情况