Java查找算法
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2024-03-01 12:59:10
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查找算法
一、概述
- 顺序(线性)查找
- 二分查找(折半查找)
- 插值查找
- 斐波那契查找
二、线性查找
说明:
- 找到元素返回下标,若没有找到则返回-1
- 此处找到一个满足要求的就返回
/**
* @author DELL
* @Date 2020/2/3 17:53
**/
public class SequenceSearch {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3, 67, 2, 0, 9, 56, 35};
int index = seqSearch(arr, 0);
if (index == -1) {
System.out.println("没有此元素!");
} else {
System.out.println("该元素下标为:" + index);
}
}
/**
* 找到一个满足要求的就返回下标,否则返回-1
*
* @param arr
* @param value
* @return
*/
public static int seqSearch(int[] arr, int value) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (value == arr[i]) {
return i;
}
}
return -1;
}
}
三、二分查找
1. 概述
使用二分查找时,此数组必须是有序的,所以对无序的数组首先要进行排序。
2. 代码演示
import java.util.ArrayList;
/**
* @author DELL
* @Date 2020/2/3 18:07
**/
public class BinarySearch {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 8, 89, 89, 1000, 1234};
ArrayList<Integer> index = binarySearch(arr, 0, arr.length - 1, 89);
System.out.println(index);
}
/**
* 二分查找
*
* @param arr 需要查找的数组
* @param left 左边的索引
* @param right 右边的索引
* @param val 需要查找的值
* @return 找到返回集合,没找到返回空
*/
public static ArrayList<Integer> binarySearch(int[] arr, int left, int right, int val) {
if (left > right) {
return new ArrayList<>();
}
int mid = (left + right) / 2;
int midVal = arr[mid];
if (midVal > val) {//向左递归
return binarySearch(arr, left, mid - 1, val);
} else if (midVal < val) {//向右递归
return binarySearch(arr, mid + 1, right, val);
} else {
ArrayList<Integer> resultIndex = new ArrayList<>();
int temp = mid - 1;
while (temp >= 0 && arr[temp] == val) {
resultIndex.add(temp);
temp--;
}
resultIndex.add(mid);
temp = mid + 1;
while (temp < arr.length && arr[temp] == val) {
resultIndex.add(temp);
temp++;
}
return resultIndex;
}
}
}
四、插值查找
1. 概述
- 插值查找算法类似于二分查找,插值查找每次从自适应mid处开始查找
- 将折半中的mid的索引公式(low+high)/2改成low+[ (key-a[low])/(a[high]-a[low]) ] * (high-low)
2. 代码演示
/**
* @author DELL
* @Date 2020/2/4 13:14
**/
public class InsertValSearch {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[100];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i + 1;
}
int index = insertValueSearch(arr, 0, arr.length - 1, 1);
System.out.println(index);
}
/**
* 插值查找
*
* @param arr 查找的数组
* @param left 左边索引
* @param right 右边索引
* @param findVal 查找的值
* @return 若找到则返回索引,否则返回-1;
*/
public static int insertValueSearch(int[] arr, int left, int right, int findVal) {
if (left > right || findVal < arr[0] || findVal > arr[arr.length - 1]) {
return -1;
}
int mid = left + (right - left) * (findVal - arr[left]) / (arr[right] - arr[left]);
int midVal = arr[mid];
if (findVal > midVal) {//向右递归
return insertValueSearch(arr, mid + 1, right, findVal);
} else if (findVal < midVal) {//向左递归
return insertValueSearch(arr, left, mid - 1, findVal);
} else {
return mid;
}
}
}
说明:
- 对于数据量较大,关键字分布比较均匀的情况下采用插值查找速度较快
- 关键字分布不均匀的情况下该方法不一定比折半查找快
五、斐波那契查找
1. 概述
斐波那契(黄金分割法)查找基本介绍:
- 黄金分割点是指把一条线段分割为两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与全长之比。取前三位数字的近似值为0.618,由于按此比例设计的造型十分美丽,因此称之为黄金分割,也称为中外比。
- 斐波那契数列{1,1,2,3,5,8,13,21,34,55……}发现斐波那契数列到两个相邻数的比例无限接近黄金分割值0.618。
原理:
斐波那契查找的原理与前面的查找算法相似,仅仅改变中间节点mid的位置,mid不再是中间或插值得到,而是位于黄金分割附近,即:mid=low+F(k-1)-1
F(k-1)-1的理解:
- 由斐波那契数列F(k)=F(k-1)+F(k-2)的性质,可以得到(F(k)-1)=(F(k-1)-1)+(F(k-2)-1)+1,该时式说明:只要顺序表的长度为F(k)-1,则表达式可分成长度为F(k-1)-1和F(k-2)-1的两段
- 类似的,则每一子段都可以用相同的方式分割
- 当顺序表的长度不一定刚好等于F(k)-1时,需要将原来的顺序表的长度n增加到F(k)-1,k值只能使得F[k]-1恰好大于或等于n即可。
2. 代码演示
import java.util.Arrays;
/**
* @author DELL
* @Date 2020/2/4 16:35
**/
public class FibonacciSearch {
private static int MAXSIZE = 20;
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 8, 10, 89, 1000, 1234};
int i = fibonacciSearch(arr, 1234);
System.out.println(i);
}
/**
* 得到一个斐波那契数列
*
* @return
*/
public static int[] fibonacci() {
int[] f = new int[MAXSIZE];
f[0] = 1;
f[1] = 1;
for (int i = 2; i < MAXSIZE; i++) {
f[i] = f[i - 1] + f[i - 2];
}
return f;
}
/**
* 斐波那契查找
*
* @param arr 查找的数组
* @param val 查找的值
* @return 找到则返回下标,否则返回-1
*/
public static int fibonacciSearch(int[] arr, int val) {
int low = 0;
int high = arr.length - 1;
int k = 0;//表示斐波那契分割数值的下标
int mid = 0;
int[] fib = fibonacci();
//获得斐波那契分割值的下标
while (high > fib[k] - 1) {
k++;
}
int[] temp = Arrays.copyOf(arr, fib[k]);
for (int i = high + 1; i < temp.length; i++) {
temp[i] = temp[high];
}
//使用while循环查找val
while (low <= high) {
mid = low + fib[k - 1] - 1;
if (val < temp[mid]) {//左边查找
high = mid - 1;
k--;
} else if (val > temp[mid]) {
low = mid + 1;
k -= 2;
} else {
if (mid <= high) {
return mid;
} else {
return high;
}
}
}
return -1;
}
}