四种静态查找方法（c代码解析）

文章目录

• 顺序查找
• 二分查找
• 索引查找
• 分块查找

静态查找指的是只对表执行查找操作，并不会动态添加元素

顺序查找

在无序的序列中使用顺序查找，查找速度是最慢的。

在顺序 {1，2，3，4，5，6，7，8，9}中查找5元素的位置 ：

int 顺序查找(int* s, int n, int k)
{
	int Idx = 0;
	while (Idx < n && s[Idx] != k)
	{
		Idx++;
	}
	if (Idx >= n)
	{
		return 0;		//未找到返回0
	}
	else
	{
		return Idx + 1;	//返回其物理位置
	}
}

二分查找

在有序的序列中使用二分查找，二分查找的速度是静态查找中最快的，

int 二分查找(int* arr, int n, int k)
{
	int left = 0, right = n - 1;
	while (left <= right)
	{
		int mid = left + (right - left) / 2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
			
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			return mid + 1;//返回其物理位序
		}
	}
	return 0;	//没有找到返回0
}

索引查找

索引查找的查找过程：首先在索引表中查找关键字 key 对应的位置，然后根据这个位置可以获得此位置对应的序号，此序号就是对应主数据表的索引。

索引表pos：

地址	索引关键字	对应的序号
0	202101	1
1	202103	2
2	202105	0

主数据表Main：

地址	关键字	其他数据信息
0	202105	…
1	202101	…
2	202103	…

注意：索引表的索引关键字最好是有序的，我们可以在索引表中使用 二分查找。

例如，查找 202103 对应的学生：

• 通过索引表查找 202103，利用二分查找，找到之后，它所对应的序号2，就是主数据表对应此项的索引下标。

//主数据表
typedef struct
{
	std::string name;
	int age;
	int num;
}MainTable;

//索引表
typedef struct
{
	KeyType key;	//用于查找的关键字
	int pos;		//关键字元素在主数据表中的索引
}PosTable;
int 索引查找(PosTable c[], int n, int k)
{
	int left = 0, right = n - 1;
	while (left <= right)
	{
		int mid = left + (right - left) / 2;
		if (c[mid].key > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else if (c[mid].key < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else
		{
			return c[mid].pos + 1;	//根据索引表的地址得到对应数据表的序号，并返回逻辑序号
		}
	}
	return 0;	//没有找到
}
int main()
{
	MainTable student[] = { {"张三",18,202101},{"李四",19,202103},{"赵六",25,202105},{"王五",23,202104},{"刘八",21,202107} };
	PosTable pos[] = { {202101,0},{202103,1},{202104,3},{202105,2},{202107,4} };
	int Idx = 索引查找(pos, 5, 202107);	// 5
	return 0;
}

分块查找

思路： 把主数据表的元素分成若干块，每一块的元素可以是无序或者有序的，但是块与块之间的元素一定是有序的，块有一个单独的关键字，前一个块的关键字必须大于（小于）后一个块的关键字。

typedef struct 块
{
	int key;	//块关键字
	int low;	//块内最小下标
	int high;	//块内最大下标
};

数据： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. 把他们分块：[1 2 3 4] [5 6 7 8] [9 10 11 12] [13 14 15 16] [17 18 19 20]，一共有五个块。

2. 每一块都具有关键字(用于查找)，low和high来存储这一块内的最小和最大下标。

关键字	low	high
4	0	3
8	4	7
12	8	11
16	12	15
20	16	19

3. 把每一块的关键字当作一组数，二分查找块关键字（4，8，12，16，20），当查找到了一个数字大于前一个块，并且小于后一个块，转而到块内寻找此数据（如16： 12，13，14，15）。

//块数
#define K_NUM 4



void 分块(int* arr,int n,块*& kuai)
{
	//20个元素，可以分4块，每块5个元素
	int num_每块的元素 = 20 / K_NUM;	 
	int num = 1;	//每遍历n个元素，换一个块
	int kIdx = 0;	//每块下标
	int max_value = 0;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		//寻找每一块的最大值
		max_value = max(arr[i], max_value);
		if (num == 1)
		{
			kuai[kIdx].low = i;			//一开始，最小下标保存
			num++;
		}
		else if (num == num_每块的元素)
		{
			kuai[kIdx].high = i;		//结束时，最大下标保存
			kuai[kIdx].key = max_value;	//关键字保存块中，为块内最大的元素
			num = 1;					//为下一个块做准备，重新开始
			kIdx++;						//到下一个块
		}
		else
		{
			num++;
		}
	}
}

int 二分查找_块(int* arr, 块 k[], int n_kuai, int val)
{
	int left = 0, right = n_kuai - 1;
	int mid = 0;
	while (left <= right)
	{
		mid = left + (right - left) / 2;
		if (val <= k[mid].key)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			left = mid + 1;
		}
	}
	//在某块内查找
	int Idx = k[right+1].low;
	while (Idx <= k[right + 1].high && arr[Idx] != val)
	{
		Idx++;
	}
	if (Idx <= k[right + 1].high)
	{
		return Idx + 1;	//返回逻辑位序
	}
	else
	{
		return 0;		//没有找到，返回零
	}
}

int main()
{
    int arr[20] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 };
	块* k = new 块[K_NUM]{};
    //1. 数据分块
	分块(arr, 20, k)
	//2. 二分查找块，并且在块内寻找数据
	for (int i = 20; i >= -5; i--)
	{
		int Idx =  二分查找_块(arr, k, 4, i);
		printf("%d ", Idx);	// 20 19 18 17 16 ......2 1 0 0 0 0 0 
	}
	delete[] k;
	return 0;
}