查找

  • 靜態(tài)查找
    順序查找 折半查找 散列查找

  • 動(dòng)態(tài)查找
    二叉排序樹 散列查找

  • ASL(平均查找長(zhǎng)度) - 衡量查找算法效率的主要指標(biāo)
    ASL=ΣPiCi;(1...n)
    P為查找第i個(gè)元素的概率臂聋,Ci為查找到第i個(gè)元素所需的比較次數(shù)


順序查找(線性查找)

注意:線性鏈表只能進(jìn)行順序查找寞埠;

typedef struct {
 ElemType *data;
int TableLength;
}SSTable;
int Search_Seq(SSTable ST,ElemType key){
    ST.data[0]=key;//哨兵 0號(hào)單元留空用來(lái)存哨兵
    for(int i=ST.TableLength;ST.data[i]!-key;--i){
    return i;
    }
}

所以,
ASL(suc)=ΣPi * (n-i+1); (1...n)
ASL(fal)=ΣPi * (n+1); (1...n)
若查找概率相等為1/n;(Pi(suc)=1/n;Pi(fal)=1/n+1;)
ASL(suc)=(n+1)/2;
ASL(fal)=n+1;

對(duì)于有序表的順序查找
ASL(suc)= (n+1)/2;
ASL(fal)=Qi * (Lj-1)=((n+1)/2 + n) /(n+1);(j為第j個(gè)失敗結(jié)點(diǎn))
化簡(jiǎn)得 =n/2+n/(n+1);

折半查找

要求:僅適用于有序順序表

int Binary_Search(SeqList L,ElemType kay){
int low=0,high=L.TbaleLen-1,mid;
    while(low<high){
      mid=(low+high)/2;
    if(L.data[mid]==key)
        return mid;
    else if(L.data[mid]<key) 
        high=mid-1;
    else 
        low=mid+1;
        }
        return -1;
}

ASL=log(n+1)向上取整
可畫二叉排序樹進(jìn)行判斷 寥闪,一般求ASL(成功)準(zhǔn)確的為(每層的節(jié)點(diǎn)數(shù) * 層數(shù)的和)/總結(jié)點(diǎn)數(shù)
ASL(失斈灰佟)為(所有失敗的節(jié)點(diǎn) * 層數(shù)的和)/n+1蓝丙;(這里失敗的節(jié)點(diǎn)指的是樹中2*N0+N1);
如圖:

pic

圖中所有方形節(jié)點(diǎn)即為失敗節(jié)點(diǎn);

分塊查找(索引順序查找)

將表分塊望拖,塊內(nèi)可無(wú)序渺尘,塊間有序
塊間即索引表
ASL=Li+Ls;(Li索引查找,Ls塊內(nèi)查找)
長(zhǎng)度為n的表分為b塊说敏,每塊有s個(gè)記錄鸥跟;即(b=s/n)
Li=(b+1)/2;(b=s/n)
Ls=(s+1)/2
ASL=(s2+2s+n)/2s;
實(shí)際上對(duì)索引及塊內(nèi)記錄的查找都為順序查找,若為折半查找改為logn即可盔沫;

B樹及B+樹

其實(shí)對(duì)于B樹医咨,比較重要的幾點(diǎn):
B樹的特性
對(duì)于一個(gè)m階B樹
1)每個(gè)結(jié)點(diǎn)最多m顆子樹,(即至多含有m-1個(gè)關(guān)鍵字)
2)根節(jié)點(diǎn)不是終端節(jié)點(diǎn)時(shí),則至少有兩個(gè)子樹
3)除根節(jié)點(diǎn)外所有的非葉節(jié)點(diǎn)架诞,至少有ceil(m/2)顆子樹拟淮,(即至少含有ceil(m/2)-1個(gè)關(guān)鍵字)
4)結(jié)點(diǎn)中關(guān)鍵字個(gè)數(shù)n(ceil(m/2)-1<=n<=m-1)
5)所有的葉結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在同一層上,且不帶信息
所有結(jié)點(diǎn)的平衡因子均為0的多路查找樹谴忧。
B樹的高度(n為關(guān)鍵字個(gè)數(shù))
n<=m^h-1;即 h>=logm(n+1);
n+1>=2(ceil(m/2))^(h-1);即h<=logceil(m/2)(n+1)/2 + 1;
B樹上數(shù)據(jù)元素的增刪調(diào)整很泊,分裂方式很重要,我從中體會(huì)出的一點(diǎn)就是不管是增結(jié)點(diǎn)還是刪除結(jié)點(diǎn)俏蛮,首先判斷關(guān)鍵字容量是否符合撑蚌,符合就結(jié)束,不符合搏屑,就要分裂争涌,分裂的情況中比較復(fù)雜的就是要和它的父結(jié)點(diǎn)發(fā)生變動(dòng)的,像加個(gè)結(jié)點(diǎn)辣恋,有一個(gè)原則就是關(guān)鍵字超過(guò)上限了(m/2(向上取整)-1)就要分裂完全分開亮垫,兩個(gè)的分成一個(gè),多出來(lái)的上升為父結(jié)點(diǎn)伟骨,父結(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字溢出則繼續(xù)分裂上升從而最終結(jié)果就是這顆B樹 長(zhǎng)高了饮潦! 對(duì)于刪除比較復(fù)雜的也是要從父結(jié)點(diǎn)借關(guān)鍵字的情況,(這個(gè)前提當(dāng)然是在兄弟不夠借的情況下)
B+樹
這里只寫與B樹不同的地方携狭,
3)結(jié)點(diǎn)的子樹個(gè)數(shù)與關(guān)鍵字個(gè)數(shù)相同
4)所有葉結(jié)點(diǎn)包含全部的關(guān)鍵字按順序排列继蜡,相鄰結(jié)點(diǎn)同樣也按順序排列且互相鏈接起來(lái)
5)所有的分支結(jié)點(diǎn)中僅包含它的各個(gè)子結(jié)點(diǎn)中關(guān)鍵字最大的值及指向其子節(jié)點(diǎn)的指針
B+樹種葉結(jié)點(diǎn)包含信息,所有非葉結(jié)點(diǎn)僅起到索引的作用 ,通常有兩個(gè)頭指針稀并,一個(gè)只想最小的關(guān)鍵字仅颇,便于進(jìn)行鏈?zhǔn)降捻樞虿檎遥硪粋€(gè)是根節(jié)點(diǎn)碘举,便于進(jìn)行多路查詢忘瓦。

Hash表

關(guān)于散列表比較重要的一塊就是處理沖突的方法以及平均查找長(zhǎng)度ASL

  • 構(gòu)造散列函數(shù)得到構(gòu)造散列表
    1)直接頂?shù)刂贩?br> H(key)=a * k+b;
    適合關(guān)鍵字分布基本連續(xù)引颈,若分配不連續(xù)將造成空間浪費(fèi)
    2)除留余數(shù)法
    散列表的長(zhǎng)度為m耕皮,選一個(gè)不大于但接近m的質(zhì)數(shù)p;
    H(key)=key%p蝙场;
    3)數(shù)字分析法
    4)平方取中法
    5)折疊法
    一般構(gòu)造函數(shù)題目中會(huì)直接給出凌停,這塊并不難
    Hi=(H(key)+di)%m;
  • 處理沖突的辦法
    開放定地址發(fā)
    1)線性探測(cè)
    即沖突發(fā)生時(shí)李丰,順序查看表中下一個(gè)單元直到不沖突為止苦锨;
    2)平方探測(cè)法(又稱二次探測(cè))
    即di=12,-12趴泌,22舟舒,-22,.....,k2嗜憔,-k2秃励,k<=m/2;m必須為4k+3的質(zhì)數(shù)
    3)再散列法(雙散列法)
    di=Hash2(key);
    即兩個(gè)散列函數(shù)
    4)偽隨機(jī)序列
    拉鏈法
    將散列在同一地址的關(guān)鍵字用線性鏈表連接起來(lái)
  • 散列查找性能分析
    散列表的裝填因子 α=表中記錄長(zhǎng)度n/散列表長(zhǎng)度m;
    散列表的平均查找長(zhǎng)度依賴于散列表的裝填因子吉捶,而不直接依賴于n或m夺鲜。
    查找成功的時(shí)的平均查找長(zhǎng)度正常計(jì)算
    查找失敗時(shí)的平均查找長(zhǎng)度為直到查找到第一個(gè)空結(jié)點(diǎn)為止,做經(jīng)過(guò)的查找次數(shù)呐舔;
    例如:拉鏈法為找到每一個(gè)同義詞線性鏈的最后一個(gè)空結(jié)點(diǎn)币励;
    散列表中為直到找到第一個(gè)表中元素為空的時(shí)候做經(jīng)過(guò)的查找次數(shù);

KMP字符串模式匹配

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