【愚公系列】2023年12月 七大查找算法(一)-顺序查找
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🚀前言
在编程语言中,查找算法是指在一个数据集合中查找某个元素是否存在的算法。常见的查找算法包括:
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顺序查找(Sequential Search):逐个遍历数据集来查找目标元素,时间复杂度为O(n)。
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二分查找(Binary Search):在有序数据集合中,从中间位置作为起点不断划分区间并查找,时间复杂度为O(log n)。
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插值查找(Interpolation Search):在有序数据集合中,根据目标元素与数据集合首尾之间的差值,利用插值估算目标元素的位置,时间复杂度为O(log log n)或O(n)。
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斐波那契查找(Fibonacci Search):在有序数据集合中,根据斐波那契数列调整中间点的位置来查找,时间复杂度为O(log n)。
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B树查找(B-Tree Search):在平衡的B树中查找元素,时间复杂度为O(log n)。
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哈希查找(Hash Search):通过哈希函数将元素映射到哈希表中,并在哈希表中查找元素,时间复杂度为O(1)。
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分块查找(Block Search):将数据集合划分为若干块,在每个块中进行二分查找或顺序查找,时间复杂度为O(sqrt(n))。
以上算法都有各自适用的场景,开发者需要根据数据集合的特性和需求选择最适合的算法来进行查找。
🚀一、顺序查找
🔎1.基本思想
顺序查找,也称为线性查找,是一种基本的查找算法。其基本思想是按照一定的顺序逐个比较被查找元素和给定关键字的大小,直到找到该元素或者查找结束。
具体流程如下:
- 从数组的第一个元素开始,逐个比较该元素和给定关键字的大小。
- 如果该元素等于给定关键字,则查找成功,返回该元素的下标。
- 如果该元素不等于给定关键字,则继续比较下一个元素,直到找到该元素或者遍历完整个数组。
- 如果遍历完整个数组仍未找到该元素,则查找失败,返回-1。
顺序查找算法的时间复杂度为O(n),其中n为数组的长度。因此,该算法适用于小规模数据的查找,效率较低。对于大规模数据的查找,应使用其他更高效的查找算法,如二分查找、哈希查找等。
🔎2.复杂度分析
顺序查找算法,也称线性查找算法,是一种基本的查找算法。该算法的两种基本实现方式是顺序遍历和哨兵优化。
在顺序遍历中,算法从第一个元素开始,依次检查每个元素是否与待查找元素相等,直到找到或遍历完所有元素。如果找到了,算法返回该元素的位置,否则返回查找失败。
在哨兵优化中,算法通过在数组最后增加一个值等于待查找元素来避免每次查找都需要检查数组是否已经遍历完。这种方式可以减少不必要的比较次数。
该算法的时间复杂度取决于待查找元素在数组中的位置,最好情况下为O(1),即待查找元素在数组的第一个位置;最坏情况下为O(n),即待查找元素在数组的最后一个位置或不存在于数组中。
在平均情况下,如果数组中包含n个元素,且待查找元素出现的概率相等,则该算法需要比较n/2次,时间复杂度为O(n)。
🔎3.应用场景
顺序查找算法适用于以下情况:
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数据规模较小:顺序查找算法适用于数据规模较小的情况,因为时间复杂度为O(n),当数据量较大时性能不佳。
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数据无序:若数据是无序的,则顺序查找算法比较适合,因为无序数据无法进行二分查找或其他更高效的算法。
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数据存储在链表结构中:由于顺序查找算法只需要访问每一个节点,因此适用于存储在链表结构中的数据。
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查找概率较低:当查找某个元素的概率较低时,使用顺序查找算法可以在最坏情况下也不会造成太大的损失。
顺序查找算法适用于数据规模较小,数据无序,数据存储在链表结构中,或查找概率较低的情况。
🔎4.示例
int[] array = { 43, 69, 11, 72, 28, 21, 56, 80, 48, 94, 32, 8 };
Console.WriteLine(SequentialSearch(array, 80));
Console.ReadKey();
static int SequentialSearch(int[] array, int key)
{
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
if (array[i] == key)
return i;
return -1;
}
在最坏的情况下时间复杂度为: O(n) 。
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