数据结构-查找技术.ppt课件.ppt
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1、数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社第第 7 章章 查找技术查找技术本章的主要内容是本章的主要内容是:查找的基本概念查找的基本概念线性表的查找技术线性表的查找技术树表的查找技术树表的查找技术散列表的查找技术散列表的查找技术 数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社查找的基本概念查找的基本概念关键码关键码:可以标识一个记录的某个数据项。:可以标识一个记录的某个数据项。键值键值:关键码的值。:关键码的值。主关键码主关键码:可以唯一地标识一个记录的关键码。:可以唯一地标识一个记录的关键码。次关键码次关键码:不能:不能唯一地标识一个记录的关键码。唯一地标识一
2、个记录的关键码。7.1 概述概述50女女李爽李爽000525女女齐梅齐梅000447女女刘楠刘楠000325男男张亮张亮000238男男王刚王刚0001年龄年龄性别性别姓名姓名职工号职工号1972年年9月月2003年年7月月1979年年9月月2003年年7月月1990年年4月月参加工作参加工作数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社查找的基本概念查找的基本概念查找查找:在具有相同类型的记录构成的:在具有相同类型的记录构成的集合集合中找出满足中找出满足给给定条件定条件的记录。的记录。7.1 概述概述查找的结果查找的结果:若在查找集合中找到了与给定值相匹配:若在查找集合中找到了
3、与给定值相匹配的记录,则称的记录,则称查找成功查找成功;否则,称;否则,称查找查找失败失败。50女女李爽李爽000525女女齐梅齐梅000447女女刘楠刘楠000325男男张亮张亮000238男男王刚王刚0001年龄年龄性别性别姓名姓名职工号职工号1972年年9月月2003年年7月月1979年年9月月2003年年7月月1990年年4月月参加工作参加工作数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社静态查找静态查找:不涉及插入和删除操作的查找:不涉及插入和删除操作的查找。动态查找动态查找:涉及插入和删除操作的查找。:涉及插入和删除操作的查找。7.1 概述概述查找的基本概念查找的基本
4、概念静态查找适用于:查找集合一经生成,便只对其进行静态查找适用于:查找集合一经生成,便只对其进行查找,而不进行插入和删除操作,或经过一段时间的查找,而不进行插入和删除操作,或经过一段时间的查找之后,集中地进行插入和删除等修改操作;查找之后,集中地进行插入和删除等修改操作;动态查找适用于:查找与插入和删除操作在同一个阶动态查找适用于:查找与插入和删除操作在同一个阶段进行,例如当查找成功时,要删除查找到的记录,段进行,例如当查找成功时,要删除查找到的记录,当查找不成功时,要插入被查找的记录。当查找不成功时,要插入被查找的记录。数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社7.1 概述
5、概述查找的基本概念查找的基本概念查找结构查找结构:面向查找操作的数据结构面向查找操作的数据结构,即查找基于的,即查找基于的数据结构。数据结构。查找结构查找结构 查找方法查找方法 集合中元素之间不存在明显的组织规律,不便查找。集合中元素之间不存在明显的组织规律,不便查找。集合集合 线性表线性表 树树 表表 散列表散列表 数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社本章讨论的查找结构本章讨论的查找结构:线性表线性表:适用于静态查找,主要采用顺序查找技术、:适用于静态查找,主要采用顺序查找技术、折半查找技术。折半查找技术。树表树表:适用于动态查找,主要采用二叉排序树的查找:适用于动态
6、查找,主要采用二叉排序树的查找技术。技术。散列表散列表:静态查找和动态查找均适用,主要采用散列:静态查找和动态查找均适用,主要采用散列技术。技术。7.1 概述概述查找结构查找结构:面向查找操作的数据结构面向查找操作的数据结构,即查找基于的,即查找基于的数据结构。数据结构。查找的基本概念查找的基本概念数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社查找算法的性能查找算法的性能 查找算法时间性能通过关键码的比较次数来度量。查找算法时间性能通过关键码的比较次数来度量。关键码的比较次数与哪些因素有关呢?关键码的比较次数与哪些因素有关呢?算法;算法;问题规模;问题规模;待查关键码在查找集合中
7、的位置;待查关键码在查找集合中的位置;查找频率。查找频率。7.1 概述概述查找频率与算法无关,取决于具体应用。查找频率与算法无关,取决于具体应用。通常假设通常假设pi是已知的。是已知的。数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社查找算法的性能查找算法的性能 查找算法时间性能通过关键码的比较次数来度量。查找算法时间性能通过关键码的比较次数来度量。查找算法的时间复杂度是问题规模查找算法的时间复杂度是问题规模n和待查关键码和待查关键码在查找集合中的位置在查找集合中的位置k的函数,记为的函数,记为T(n,k)。同一查找集合、同一查找算法,关键码的比较同一查找集合、同一查找算法,关键码
8、的比较次数与哪些因素有关呢?次数与哪些因素有关呢?7.1 概述概述数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社平均查找长度:平均查找长度:将查找算法进行的关键码的比较次数将查找算法进行的关键码的比较次数的数学期望值定义为的数学期望值定义为平均查找长度平均查找长度。计算公式为:。计算公式为:其中:其中:n:问题规模,查找集合中的记录个数;问题规模,查找集合中的记录个数;pi:查找第查找第i个记录的概率;个记录的概率;ci:查找第查找第i个记录所需的关键码的比较次数。个记录所需的关键码的比较次数。结论结论:ci取决于算法;取决于算法;pi与算法无关,取决于具体应用。与算法无关,取决
9、于具体应用。如果如果pi是已知的,则平均查找长度只是问题规模的函数。是已知的,则平均查找长度只是问题规模的函数。7.1 概述概述查找算法的性能查找算法的性能 ASL=niiicp1数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社顺序查找顺序查找(线性查找)(线性查找)基本思想基本思想:从线性表的一端向另一端逐个将关键码与:从线性表的一端向另一端逐个将关键码与给定值进行比较,若相等,则查找成功,给出该记录给定值进行比较,若相等,则查找成功,给出该记录在表中的位置;若整个表检测完仍未找到与给定值相在表中的位置;若整个表检测完仍未找到与给定值相等的关键码,则查找失败,给出失败信息。等的关
10、键码,则查找失败,给出失败信息。10 15 24 6 12 35 40 98 550 1 2 3 4 5 6 7 8 9 i7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术例:查找例:查找k35iii数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社顺序查找顺序查找(线性查找)(线性查找)7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术int SeqSearch1(int r,int n,int k)/数组数组r1 rn存放查找集合存放查找集合 i=n;while(i0&ri!=k)i-;return i;数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社基本思想基本思想:设置:设置“哨兵
11、哨兵”。哨兵就是待查值,将它放。哨兵就是待查值,将它放在查找方向的在查找方向的尽头尽头处,免去了在查找处,免去了在查找过程中每一次比过程中每一次比较后都要判断查找位置是否较后都要判断查找位置是否越界越界,从而提高查找速度,从而提高查找速度。7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术改进的顺序查找改进的顺序查找 10 15 24 6 12 35 40 98 550 1 2 3 4 5 6 7 8 9 i例:查找例:查找k35iii哨兵哨兵35查找方向查找方向数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社基本思想基本思想:设置:设置“哨兵哨兵”。哨兵就是待查值,将它放。哨兵就是待查值,
12、将它放在查找方向的在查找方向的尽头尽头处,免去了在查找处,免去了在查找过程中每一次比过程中每一次比较后都要判断查找位置是否较后都要判断查找位置是否越界越界,从而提高查找速度,从而提高查找速度。7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术改进的顺序查找改进的顺序查找 10 15 24 6 12 35 40 98 550 1 2 3 4 5 6 7 8 9 i例:查找例:查找k25ii25查找方向查找方向iiiiiii数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社int SeqSearch2(int r,int n,int k)/数组数组r1 rn存放查找集合存放查找集合 r0=k;i=
13、n;while(ri!=k)i-;return i;7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术改进的顺序查找改进的顺序查找ASL=niicp1+-=niiinp1)1(i=(n+1)/2=O(n)数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社平均查找长度较大,特别是当待查找集合中元素较多平均查找长度较大,特别是当待查找集合中元素较多时,查找效率较低。时,查找效率较低。7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术顺序查找的缺点:顺序查找的缺点:算法简单而且使用面广。算法简单而且使用面广。对表中记录的存储没有任何要求,顺序存储和链接对表中记录的存储没有任何要求,顺序存储和链接存储均可;存储
14、均可;对表中记录的有序性也没有要求,无论记录是否按对表中记录的有序性也没有要求,无论记录是否按关键码有序均可。关键码有序均可。顺序查找的优点:顺序查找的优点:数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社折半查找折半查找使用条件使用条件:线性表中的记录必须按关键码线性表中的记录必须按关键码有序有序;必须采用必须采用顺序顺序存储存储。基本思想基本思想:在有序表中,取:在有序表中,取中间中间记录作为比较对象,记录作为比较对象,若给定值与中间记录的关键码相等,则查找成功;若若给定值与中间记录的关键码相等,则查找成功;若给定值给定值小于小于中间记录的关键码,则在中间记录的中间记录的关键码
15、,则在中间记录的左半左半区继续查找;若给定值区继续查找;若给定值大于大于中间记录的关键码,则在中间记录的关键码,则在中间记录的中间记录的右半右半区继续查找。不断重复上述过程,直区继续查找。不断重复上述过程,直到查找成功,或所查找的区域无记录,查找失败。到查找成功,或所查找的区域无记录,查找失败。7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社折半查找的基本思想折半查找的基本思想7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术 r1 rmid-1 rmid rmid+1 rn 如果如果krmid 查找左半区查找左半区 查找右半区查找右半区k(mid=(
16、1+n)/2)数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社例:查找值为例:查找值为14的记录的过程:的记录的过程:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7 14 18 21 23 29 31 35 38 42 46 49 52low=1high=13mid=7 high=6 mid=3 high=2 mid=1 311418147221822low=4mid=4 21high数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社int BinSearch1(int r,int n,int k)/数组数组r1 rn存放查找集合存放查找集合 low=
17、1;high=n;while(low=high)mid=(low+high)/2;if(krmid)low=mid+1;else return mid;return 0;7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术折半查找折半查找非递归算法非递归算法数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社int BinSearch2(int r,int low,int high,int k)/数组数组r1 rn存放查找集合存放查找集合 if(lowhigh)return 0;else mid=(low+high)/2;if(krmid)return BinSearch2(r,mid+1,hig
18、h,k);else return mid;7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术折半查找折半查找递归算法递归算法数据结构(数据结构(C+版)版)清华大学出版社清华大学出版社折半查找判定树折半查找判定树 判定树判定树:折半查找的过程可以用二叉树来描述,树中折半查找的过程可以用二叉树来描述,树中的每个结点对应有序表中的一个记录,结点的值为该的每个结点对应有序表中的一个记录,结点的值为该记录在记录在表中的位置。通常称这个描述折半查找过程的表中的位置。通常称这个描述折半查找过程的二叉树为折半查找判定树,简称二叉树为折半查找判定树,简称判定树判定树。7.2 线性表的查找技术线性表的查找技术数据结构(数
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