查找是在大量的信息中寻找一个特定的信息元素,在计算机应用中,查找是常用的基本运算,例如编译程序中符号表的查找。
概念
用关键字标识一个
数据元素,查找时根据给定的某个值,在表中确定一个关键字的值等于给定值的记录或数据元素。在计算机中进行查找的方法是根据表中的记录的组织结构确定的。
顺序查找也称为线形查找,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。
二分查找要求线形表中的结点按
关键字值升序或降序排列,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。
分块查找也称为索引查找,把线形分成若干块,在每一块中的数据元素的存储顺序是任意的,但要求块与块之间须按关键字值的大小有序排列,还要建立一个按关键字值递增顺序排列的索引表,索引表中的一项对应线形表中的一块,索引项包括两个内容:① 键域存放相应块的最大关键字;② 链域存放指向本块第一个结点的指针。分块查找分两步进行,先确定待查找的结点属于哪一块,然后在块内查找结点。
哈希表查找是通过对记录的关键字值进行运算,直接求出结点的地址,是关键字到地址的直接转换方法,不用反复比较。假设f包含n个结点,Ri为其中某个结点(1≤i≤n),keyi是其关键字值,在keyi与Ri的地址之间建立某种函数关系,可以通过这个函数把关键字值转换成相应结点的地址,有:addr(Ri)=H(keyi),addr(Ri)为哈希函数。
顺序查找
顺序查找过程:从表中的最后一个记录开始,逐个进行记录的关键字与给定值进行比较,若某个记录的关键字与给定值相等,则查找成功,找到所查的记录;反之,若直到第一个记录,其关键字和给定值比较都不相等,则表明表中没有所查的记录,查找失败。
算法描述为
int Search(int d,int a[ ],int n)
{/*在数组a[ ]中查找等于D元素,若找到,则函数返回d在数组中的位置,否则为0。其中n为数组长度*/int i ;/*从后往前查找*/for(i=n-1;a!=d;--i)return i ;/*如果找不到,则i为0*/}
二分查找
二分查找又称折半查找,它是一种效率较高的查找方法。
【二分查找要求】:1.必须采用
顺序存储结构2.必须按
关键字大小有序排列。
【优缺点】
折半查找法的优点是比较次数少,查找速度快,平均性能好;其缺点是要求待查表为有序表,且插入删除困难。因此,折半查找方法适用于不经常变动而查找频繁的
有序列表。
【算法思想】首先,将表中间位置记录的关键字与查找关键字比较,如果两者相等,则查找成功;否则利用中间位置记录将表分成前、后两个子表,如果中间位置记录的关键字大于查找关键字,则进一步查找前一子表,否则进一步查找后一子表。
重复以上过程,直到找到满足条件的记录,使查找成功,或直到子表不存在为止,此时查找不成功。
【算法
复杂度】假设其数组长度为n,其算法复杂度为o(log(n))
BinarySearch(max,min,des)
mid-des then
max=mid-1
else
min=mid+1
return max
折半查找法也称为二分查找法,它充分利用了元素间的次序关系,采用分治策略,可在最坏的情况下用O(log n)完成搜索任务。它的基本思想是,将n个元素分成个数大致相同的两半,取a[n/2]与欲查找的x作比较,如果x=a[n/2]则找到x,算法终止。如 果xa[n/2],则我们只要在数组a的右 半部继续搜索x。
分块查找
分块查找又称索引顺序查找,它是顺序查找的一种改进方法。
操作步骤:
step1 先选取各块中的最大关键字构成一个索引表;
step2 查找分两个部分:先对索引表进行二分查找或顺序查找,以确定待查记录在哪一块中;然后,在已确定的块中用顺序法进行查找。
哈希表查找
1 基本原理
我们使用一个下标范围比较大的数组来存储元素。可以设计一个函数(哈希函数, 也叫做
散列函数2 函数构造
构造函数的常用方法(下面为了叙述简洁,设 h(k) 表示关键字为 k 的元素所对应的函数值):
(a) 除余法:
选择一个适当的正整数 p ,令 h(k ) = k mod p
这里, p 如果选取的是比较大的
素数,效果比较好。而且此法非常容易实现,因此是最常用的方法。
(b) 数字选择法:
如果关键字的位数比较多,超过长整型范围而无法直接运算,可以选择其中数字分布比较均匀的若干位,所组成的新的值作为关键字或者直接作为函数值。
3冲突处理
线性重新散列技术易于实现且可以较好的达到目的。令数组元素个数为 S ,则当 h(k) 已经存储了元素的时候,依次探查 (h(k)+i) mod S , i=1,2,3…… ,直到找到空的存储单元为止(或者从头到尾扫描一圈仍未发现空单元,这就是
哈希表已经满了,发生了错误。当然这是可以通过扩大数组范围避免的)。
4 支持运算
哈希表支持的运算主要有:初始化(makenull)、哈希函数值的运算(h(x))、插入元素(insert)、查找元素(member)。
设插入的元素的关键字为 x ,A 为存储的数组。
初始化比较容易,例如
const empty=maxlongint; // 用非常大的整数代表这个位置没有存储元素
p=9997; // 表的大小
procedure makenull;
var i:integer;
begin
for i:=0 to p-1 do
A:=empty;
End;
哈希函数值的运算根据函数的不同而变化,例如除余法的一个例子:
function h(x:longint):Integer;
begin
h:= x mod p;
end;
我们注意到,插入和查找首先都需要对这个元素定位,即如果这个元素若存在,它应该存储在什么位置,因此加入一个定位的函数 locate
function locate(x:longint):integer;
var orig,i:integer;
begin
orig:=h(x);
i:=0;
while (ix)and(A[(orig+i)mod S]empty) do
inc(i);
//当这个循环停下来时,要么找到一个空的存储单元,要么找到这个元
//素存储的单元,要么表已经满了
locate:=(orig+i) mod S;
end;
插入元素
procedure insert(x:longint);
var posi:integer;
begin
posi:=locate(x); //定位函数的返回值
if A[posi]=empty then A[posi]:=x
else error; //error 即为发生了错误,当然这是可以避免的
end;
查找元素是否已经在表中
procedure member(x:longint):boolean;
var posi:integer;
begin
posi:=locate(x);
if A[posi]=x then member:=true
else member:=false;
end;