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常用查找算法

程序员文章站 2022-07-12 14:35:05
...

在 java 中,我们常用的查找有四种:

  • 顺序(线性)查找
/**
 * 线性查找
 * 最简单的查找
 * 其实就是遍历整个数组,一个个的去进行值的比对,找到就返回结果
 */
public class SeqSearch {


    /**
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int search(int[] arr, int key) {
        if (null == arr || arr.length == 0) {
            return -1;
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (key == arr[i]) {
                return i;
            }
        }

        return -1;

    }
}
  • 二分查找/折半查找
/**
 * 二分法查找
 * <p>
 * 其实就是对半查找,每次缩小一半的范围,直到找完整个数组
 * 需要数组是有序的
 */
public class BinarySearch {


    /**
     * 普通方式搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int simpleSearch(int[] arr, int key) {
        if (null == arr || arr.length == 0) {
            return -1;
        }
        //定义中间点
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (key == arr[mid]) {
                return mid;
            }
            if (key > arr[mid]) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }


    /**
     * 递归方法搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int recursionSearch(int[] arr, int key) {
        if (null == arr || arr.length == 0) {
            return -1;
        }
        return search(arr, key, 0, arr.length - 1);
    }

    /**
     * 递归方法搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int search(int[] arr, int key, int left, int right) {
        if (left > right) {
            return -1;
        }
        int mid = (left + right) / 2;
        if (key == arr[mid]) {
            return mid;
        }
        if (key > arr[mid]) {
            left = mid + 1;
        } else {
            right = mid - 1;
        }
        return search(arr, key, left, right);

    }
}
  • 插值查找
/**
 * 插值查找
 * 跟二分法比较类似,区别就是二分法对半来
 * 这个就是根据值来动态计算
 * 数组比较均匀的时候效果好
 */
public class InsertValueSearch {

    /**
     * 普通方式搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int simpleSearch(int[] arr, int key) {
        if (null == arr || arr.length == 0) {
            return -1;
        }
        //定义中间点
        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        while (left < right) {
            int mid = left + (key - arr[left]) * (right - left) / (arr[right] - arr[left]);
            if (key == arr[mid]) {
                return mid;
            }
            if (key > arr[mid]) {
                left = mid + 1;
            } else {
                right = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }


    /**
     * 递归方法搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int recursionSearch(int[] arr, int key) {
        if (null == arr || arr.length == 0) {
            return -1;
        }
        return search(arr, key, 0, arr.length - 1);
    }

    /**
     * 递归方法搜索
     * 从数组中查找key的索引
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int search(int[] arr, int key, int left, int right) {
        if (left > right) {
            return -1;
        }
        int mid = left + (key - arr[left]) * (right - left) / (arr[right] - arr[left]);
        if (key == arr[mid]) {
            return mid;
        }
        if (key > arr[mid]) {
            left = mid + 1;
        } else {
            right = mid - 1;
        }
        return search(arr, key, left, right);

    }

}

  • 斐波那契查找

参考文章

/**
 * 其实也是二分查找的一个升级版,
 * 根据黄金分割比的特性来查找
 **/
public class FibonacciSearch {

    /**
     * 查找
     *
     * @param arr
     * @param key
     * @return
     */
    public int search(int[] arr, int key) {
        //获取获取斐波那契数列
        int[] fiboArray = fiboArray();
        System.out.println("fiboArray=" + Arrays.toString(fiboArray));

        int left = 0;
        int right = arr.length - 1;
        int mid = 0;

        //找到斐波那契数列数列分割的下标
        //F(n)=F(n-1)+F(n-2)  所以是找比right 略大的F(n) ,那么黄金点的位置就是F(n--1)
        //位置对应的查找索引就是F(n-1)-1 ,因为arr的索引从0开始,需要减去一位
        int k = 0;
        while (right > fiboArray[k] - 1) {
            k++;
        }
        //因为fiboArray[k] - 1 很可能大于right,那么需要对数组进行补全
        //数组拷贝
        int[] temp = Arrays.copyOf(arr, fiboArray[k]);

        //比原数组长的部分,用原数组的最大值补全
        for (int i = right + 1; i < temp.length; i++) {
            temp[i] = temp[right];
        }
        System.out.println("temp=" + Arrays.toString(temp));


        //开始搜索
        while (left <= right) {

            mid = left + fiboArray[k - 1] - 1;
            //找到了
            if (key == arr[mid]) {
                if (mid > right) {
                    return right;
                }
                return mid;

            }
            //在左边,那么取下个个黄金分割点
            else if (key < arr[mid]) {
                //开始位置左移
                right=mid-1;
                k--;
            } else {
                //开始位置右移动
                left=mid+1;
                k -= 2;
            }

        }

        return -1;
    }


    /**
     * 获取斐波那契数列
     *
     * @return
     */
    private int[] fiboArray() {
        int arr[] = new int[20];
        arr[0] = 1;
        arr[1] = 1;
        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = arr[i - 1] + arr[i - 2];
        }
        return arr;
    }

}

相关标签: 数据结构与算法

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