java数据结构之有序表查找

这篇文章是关于有序表的查找，主要包括了顺序查找的优化用法、折半查找、插值查找、斐波那契查找；

 

顺序优化查找：效率极为底下，但是算法简单，适用于小型数据查找；

 

折半查找：又称为二分查找，它是从查找表的中间开始查找。查找结果只需要找其中一半的数据记录即可。效率较顺序查找提高不少。比较适用与静态表，一次排序后不在变化；

 

插值查找：与折半查找比较相似，只是把中间之mid的公式进行了变换将mid = (low+high)/2;换成了mid = low + (high - low) * (key - sum[low]) / (sum[high] - sum[low]);

              插值查找的效率比折半查找的效率又要高出不少，比较适用与表长较大，而关键字又分布得比较均匀的表查找；

 

斐波那契查找：是利用了黄金分割的原理来进行查找，平均性能要由优于折半查找，但是如果时最坏的情况，则效率低于折半查找（要查找的关键字一直比较靠近黄金分割较长的那一                             段），但是运算比较简单，只有最简单的加减运算；

 

代码实现：

/**
 * 查找
 * 2016/5/1
 * 
 **/
package cn.Link;

public class Search {
    public static void main(String [] args){
        int n = 10;         //数组长度
        int key = 18;        //查找关键数
        int sum[] = new int[n];//有序数组

        for(int i = 0;i < n;i++ ){
            sum[i] = i*2;
        }
        System.out.println("本程序由于查找值为key的数组下标，如果返回负数，则表示没有找到，");
        //打印sum数组
        System.out.print("sum数组：");
        for(int u: sum){
            System.out.print(u+" ");
        }
        System.out.println("\n要查找的数为："+key);
        
        int  result = Sequential_Serach(sum,n,key);
        System.out.println("\n顺序优化查找结果："+result);
        result = Binary_Serach(sum,n,key);
        System.out.println("折半查找查找结果:"+result);
        result = Interpolation_Serach(sum,n,key);
        System.out.println("插值查找查找结果："+result);
        result = Fibonacci_Serach(sum,n,key);
        System.out.println("斐波那契查找结果："+result);

    }



    //顺序优化查找
    public static int Sequential_Serach(int sum[],int n, int key){
        if(key >sum[n-1] || key < sum[0])
            return -1;    //sum为从小到大排列，如果key大于sum[n-1]或小于sum[0]则肯定找不到
        
        int i;
        int sum_1 = sum[0];  //记录sum首位值，用以在程序结束时还原
        sum[0] = key;
        i = n-1;
        while(sum[i] != key){
            i--;
        }
        sum[0] = sum_1;
        if(i !=0 ){
            return i;
        }else{
            return -1;
        }
    }

    //折半查找
    public static int Binary_Serach(int sum[],int n,int key){
        if(key >sum[n-1] || key < sum[0])
            return -1;    //sum为从小到大排列，如果key大于sum[n-1]或小于sum[0]则肯定找不到
        
        int low = 0;
        int high = n-1;
        int mid ;
        while(low <= high){
            mid = (low+high)/2;
            if(key < sum[mid]){
                high = mid -1;
            }else if(key > sum[mid]){
                low = mid +1;
            }else{
                return mid;
            }
        } 
        return -1;
    }

    //插值查找  与折半查找只有mid的得到结果一行代码不同  优势：查找表长比较大，而关键字分布又比价均匀的查找表时平均性能比折半查找要好
    public static int Interpolation_Serach(int sum[],int n,int key){
        
        if(key >sum[n-1] || key < sum[0])
            return -1;    //sum为从小到大排列，如果key大于sum[n-1]或小于sum[0]则肯定找不到
        if(sum[0] == sum[n-1])  return  0;  //首数和尾数相等  这是一个所有数都想等的数组 没有这一步的话会发生除零错误
        
        int low = 1;
        int high = n-1;
        int mid ;
        while(low <= high){
            mid = low + (high - low) * (key - sum[low]) / (sum[high] - sum[low]);
            if(key < sum[mid]){
                high = mid -1;
            }else if(key > sum[mid]){
                low = mid +1;
            }else{
                return mid;
            }
        } 
        return -1;
    }

    //斐波那契查找  平均性能要由优于折半查找，但是如果时最坏的情况，则效率低于折半查找如key=2
    public static int Fibonacci_Serach(int sum[],int n,int key){
        if(key >sum[n-1] || key < sum[0])
            return -1;    //sum为从小到大排列，如果key大于sum[n-1]或小于sum[0]则肯定找不到
        
        int low, high, mid, i, k;
        low = 0;
        high = n-1;
        k = 0;
        int F[] = new int[n];
        F[0] = 0;
        F[1] = F[2] = 1;
        for(i = 3;i < n;i++){       //建立一个斐波那契数列，理论上这个数组是无限长的
            F[i] = F[i-1] + F[i-2];
        }
        while(n > F[k]-1){          //计算n位于斐波那契数列的位置
            k++;
        }
        
        int[] sum_1 = new int[F[k]-1];         //增加数组的长度
        for(i = 0;i < F[k]-1;i++){      //将不满的数值补全
            if(i < n){
            sum_1[i] = sum[i];
            }else{
                sum_1[i] = sum[n-1];
            }
        }
        
        while ( low <= high ){
            mid = low+F[k-1]-1;
            if(key < sum_1[mid]){
                high = mid-1;
                k = k-1;
            }else if(key > sum_1[mid]){
                low = mid + 1;
                k = k-2;
            }else{
                if(mid < n ){
                    return mid;        //找到了这个数
                }else{
                    return n-1;        //如果差找到的数在sum[n-1]以后返回sum最后一个数
                }
            }
        }
        return -1;
    }
}