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数据结构-查找-二分查找-插值查找-斐波那契查找

程序员文章站 2022-07-12 09:47:11
...

二分查找:对半比较,再对半比较,直到找到或找不到;
插值查找:二分查找法的升级,根据查找的内容算出比率,取代二分之一。(效率最高)
斐波那契查找:也是二分查找法为基础,但是比率是按斐波那契数列进行的。

main.cpp


#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string>
#include"structfun.h"

using std::string;
using std::printf;
using std::scanf;
using std::endl;
using std::to_string;

void main()
{
	int data[MAXSIZE]={0};
	int num=0,key;

	printf("请输入数组个数:");
	scanf("%d",&num);

	InputArray(data,num);
	PrintArray(data,num);

	printf("排序后:\n");
	SortArray(data,num);
	PrintArray(data,num);
	printf("请输入要查找的数:");
	
	scanf("%d",&key);
	BinarySearch(data,num,key);
	FibonacciSearch(data,num,key);
	system("pause");
}

structfun.h

//数据结构函数头文件

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include<string>

using std::cout;
using std::cin;
using std::string;

#define MAXSIZE 100
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFINITY 6430//无穷大
typedef string ElemType;

//二分查找法
void InputArray(int *a,int num);
void PrintArray(int *a,int num);
void BinarySearch(int *a,int num,int key);
void FibonacciSearch(int *a,int num,int key);
//5、斐波那契查找法(二分查找法上改进)
void FibonacciSearch(int *a,int num,int key);
void SortArray(int *a,int num);

structfun.cpp

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<string>
#include<sstream>
#include"structfun.h"
#include"time.h"
#include<Windows.h>


using std::cout;
using std::cin;
using std::string;
using std::endl;
using std::ostringstream;
using std::stoi;
using std::to_string;

//查找
//1、输入数组
void InputArray(int *a,int num)
{
	srand((int)time(0));
	/*printf("输入要查找的数组:%p\n",a);*/
	//随机生成一个数组

	for(int i=1;i<=num;i++)
	{
	a[i]=rand()%(num*10);
	//scanf("%d",&a[i]);
	}
}

//2、打印数组
void PrintArray(int *a,int num)
{
	for(int i=1;i<=num;i++)
	{
	printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]);
	}
}

//3、排序数组
void SortArray(int *a,int num)
{
	for(int i=1;i<=num;i++)
		for(int j=1;j<=num-i;j++)
		{
			if(a[j]>a[j+1])
			{
				a[j]=a[j]+a[j+1];
				a[j+1]=a[j]-a[j+1];
				a[j]=a[j]-a[j+1];
			}
		}
}

//4、二分查找及插值查找
void BinarySearch(int *a,int num,int key)
{
	int first,last,mid=1,count=0;
	first=1;
	last=num;
	
	while (a[mid]!=key&&first<last)
	{
		//mid=(first+last)/2;

		if(a[first]>key||a[last]<key)//解决找不到死循环
			break;

		mid=first+((float)(key-a[first])/(float)(a[last]-a[first]))*(last-first);//二分查找法改进,根据要查找的key计算比率,提高查找效率
		if(key>a[mid])
		{
			first=mid+1;
		}
		if(key<a[mid])
		{
			last=mid-1;
		}

		count++;

		
	}
	if(a[mid]==key)
		printf("找到了,查找次数为%d在a[%d]\n",count,mid);
	else
		printf("*没找到,找了%d次\n",count);
}

//5、斐波那契查找法(二分查找法上改进)
void FibonacciSearch(int *a,int num,int key)
{
	//0,1,1,2,3,5,8,13,21 斐波那契数列
	//首先得到一个到num的斐波那契数列
	int fibo[MAXSIZE]={0};
	int k=0,first=1,last=num,mid,count=0;
	fibo[0]=0;
	fibo[1]=fibo[2]=1;
	for(int i=3;fibo[i-1]<num;i++)
	{
		fibo[i]=fibo[i-1]+fibo[i-2];
	}
	
	while(fibo[k]-1<num)//查找num在fibo中的位置
		k++;

	for(int i=num;i<fibo[k]-1;i++)
		a[i]=a[num];

	while(first<=last)
	{
		count++;
		mid=first+fibo[k-1]-1;
		if(key<a[mid])
		{
		last=mid-1;
		k=k-1;
		}
		else if(key>a[mid])
		{
		first=mid+1; //比较难理解的是K=K-2,新的区间是first=mid+1到last这一段,而这一段的元素个数就是(fibo[k]个)
		k=k-2;//所以下一个(first=mid+1到last这一段的黄金分割点的位置)mid的算法就应该是first+fibo[(k-2)-1]-1,所以这里用k=k-2
		}
		else
		{
			if(mid<=num)
			{
				printf("找到了,在a[%d],找了%d次\n",mid,count);
				break;
			}
		}
	}
	if(key!=a[mid])
	{
	printf("没找到,找了%d次\n",count);
	}
}