查找算法以及hash基础

查找

查找算法性能的最主要评价标准是平均查找长度(Average Search Length,ASL),即查找过程中关键字的平均比较次数。

1.折半查找(BinarySearch)

折半查找算法针对的是有序的数组

public class BinarySearch {
    
    public int binarySerach(int start,int end,int target,int[] array){
        //当start == end时,直接去比较array[start] 与target值即可
        while(start != end){
            //中间的值
            int mid = (start + end) / 2;
            if(array[mid] == target){
                return mid;
            }else if(array[mid] < target){
                //如果目标值大于中值,重新设置start为mid+1;
                start = mid + 1;
            }else{
                //如果目标值大于中值,重新设置end为mid-1;
                end = mid -1;
            }
        }
        return array[start] == target ? start:-1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //测试代码
        int[] array = new int[]{1,3,5,7,93,323,423,12134,223323};
        BinarySearch bs = new BinarySearch();
        int target = bs.binarySerach(0, array.length - 1, 12134, array);
    }

}

折半查找算法是一种典型的采用分治策略的算法,它将问题分为规模更小的子问题。

折半查找算法的平均查找长度 O(log2n)。
折半查找算法适用于顺序储存并且需要已排序。适用与数据量较小的情况下。

2.基于索引顺序表的分块查找

对于数据量较大的顺序表,建立索引是一种以空间换取查找时间的做法。顺序表称为主表,索引表是有序的,但是顺序表不一定是有序的。如字典就是一种多级索引。

索引表:

页码
1
5

主表1:

下标
黄1 0
黄2 1
黄3 2
黄4 3

主表5:

下标
曾1 4
曾2 5
曾3 6
曾4 7

设索引表的长度为i,每块主表的平均长度为m
所以如上表的ALS长度为 (m+1)/2 + (s+1)/2

3.二叉排序树

二叉排序树

4.散列(hash)

以上的几种排序的平均查找长度ASL都与数据量有关,数据量越大,比较次数就越多。在数据量很大的时候花费时间就很大了。
而散列,可以根据元素的关键字就获取到当前这个value储存在哪个位置。

i = hash(key),所以i又叫散列地址,
实际上,散列函数就是关键字集合到地址集合的映射。
如果这个映射是1对1的,那么查找效率就是O(1)。

但是散列函数是压缩映射,并不是1:1的,所以不可避免地会有冲突。
处理冲突的方法有如下:

a.开放寻址法

当产生冲突时,继续查找下一个位置是否存在值,如果不存在,则把这个值放在这里,反之继续往下寻找。

比如key16,29共同映射到位置1,现在16先映射到了位置1,要放key29时发现这个位置1已经有值了,那么就继续查找位置2,如果发现他没有放值的话,就把key29-value放在这个位置。

查找的时候

假如查找key29,key29映射的是位置1,但是位置1的key并不是29,所以继续往下找位置2,然后发现位置2的key确实是29,那么就是这个啦。

随之而来的问题是,假如值666的映射就位置2,他插入的时候就会发现自己的位置怎么被人占了,而且霸占它位置的并不是和他同义词的,这就产生了非同义词冲突。

冲突大量存在的时候,多个冲突的key-value查找退化成了顺序查找了,极大降低查找效率。

寻找下一个位置的方式包括:
1.线性探查法
2.线性补偿法,用用一个固定的步长去寻找
3.随机探测法(生成一个随机表,每次探测按表上的那个随机数)

b.链地址法(拉链法)

把同义词冲突的key-value放到一个单链表里。

c.再哈希法

发生突出时再次hash。。耗费时间。

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