数据结构-查找

时间:2023-02-11 14:44:31

1. 基本概念

查找的定义:给定一个值K,在含有n个记录的表中找出关键字等于K的记录。若找到,则查找成功,返回该记录的信息或者该记录在表中的位置;否则查找失败,返回相关的指示信息。

采用何种方法进行查找相关因素如下

  1. 使用哪种数据结构来表示查找表,即查找表中的记录是按照何种方式组织的。
  2. 查找表中关键字的次序,即对无序集合查找还是对有序集合查找。

2. 基于线性表的查找

2.1 顺序查找

(1)思想:逐个比较,直到找到或者查找失败。

(2)时间复杂度:T(n) = O(n)。

(3)空间复杂度:S(n) = O(n)。

(4)程序:

public static int SeqSearch(int[] arr, int key){
for(int i = 0; i < arr.length; i++){//遍历数组
if(arr[i] == key)
return i; //查找成功,范围在数组中的索引
}
return -1; //查找失败,返回-1
}

2.2 折半查找

(1)思想:又称二分查找,对于已经按照一定顺序排列好的列表,每次都用关键字和中间的元素对比,然后判断是在前部分还是后部分还是就是中间的元素,然后继续用关键字和中间的元素对比。

(2)时间复杂度:T(n) = O(log2n)。

(3)空间复杂度:S(n) = O(log2n)。

(4)程序:

public static int BSearch(int[] arr, int key){
int low = 0;
int high = arr.length-1;
int mid;
while(low <= high){
mid = (low + high) / 2; //获取当前数组的中间位置
if(arr[mid] == key){ //找到元素后,返回它所在位置索引
return mid;
}else if(arr[mid] < key){ //说明在arr[mid+1,...high]中查找
low = mid + 1;
}else{ //说明在arr[low,...mid-1]找查找
high = mid - 1;
}
}
return -1; //查找失败,返回-1.
}

2.3 分块查找

(1)思想:分块查找把线性表分成若干块,每一块中的元素存储顺序是任意的,但是块与块之间必须按照关键字大小有序排序的,即前一块中的最大关键字要小于后一块中的最下关键字。对顺序表进行分块查找需要额外建立一个索引表,索引表中的每一项对应线性表中的一块,每一个索引项都有键值分量和链值分量组成,键值分量存放对应块的最大关键字,链值分量存放指向本块第一个元素和最后一个元素的指针(这里的指针可以是存放线性表数组中的元素下标或者地址,或者任何可以帮助找到这个元素的信心),显然索引表中的所有索引项都是按照其关键字递增顺序排序的。所以可以使用折半查找或者顺序查找确定关键字所在的子块位置。进入子块后,使用顺序查找查找。

(2)时间复杂度:T(n) = O(√n)

(3)空间复杂度:

(4)程序:(略)

3. 基于树的查找

3.1 二叉排序树

(1)思想:二叉排序树:①若它的左子树非空,则左子树上所有节点的值均小于它的根节点的值;②若它的右子树非空,则右子树上所有结点的值均大于(或大于等于)它的根节点的值;③它的左、右子树也分别为二叉排序树。查找的时候,中序遍历二叉树,得到一个递增有序序列。查找思路类似于折半查找。

(2)时间复杂度:插入一个节点算法的O(㏒n),插入n个的总复杂度为O(n㏒n)。

(3)空间复杂度:

(4)程序:

BSTree SearchBST(BSTree bst, KeyType key)//递归算法 
{
If(!bst)
return NULL;
else if(bst->key == key)
return bst;
else if(bst->key > key)
return SearchBST(bst->lchild, key);
else
return SearchBST(bst->rchild, key);
}
BSTree SearchBST(BSTree bst, KeyType key)//非递归算法
{
BSTree q;
q = bst;
while(q)
{
If(q->key == key)
return q;
else if(q->key > key)
q = q->lchild;
else
q = q->rchild;
}
return NULL;
}