算法中,有一种叫做线性查找。
分为:顺序查找。
折半查找。
查找有两种形态:
分为:破坏性查找, 比如有一群mm,我猜她们的年龄,第一位猜到了是23+,此时这位mm已经从我脑海里面的mmlist中remove掉了。
哥不找23+的,所以此种查找破坏了原来的结构。
非破坏性查找, 这种就反之了,不破坏结构。
顺序查找:
这种非常简单,就是过一下数组,一个一个的比,找到为止。
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
-
-
- namespace Sequential
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- List<int> list = new List<int>() { 2, 3, 5, 8, 7 };
-
-
- var result = SequenceSearch(list, 3);
-
-
- if (result != -1)
- Console.WriteLine("3 已经在数组中找到,索引位置为:" + result);
- else
- Console.WriteLine("呜呜,没有找到!");
-
-
- Console.Read();
- }
-
-
-
- static int SequenceSearch(List<int> list, int key)
- {
- for (int i = 0; i < list.Count; i++)
- {
-
- if (key == list[i])
- return i;
- }
-
- return -1;
- }
- }
- }

折半查找: 这种查找很有意思,就是每次都砍掉一半,
比如"幸运52“中的猜价格游戏,价格在999元以下,1分钟之内能猜到几样给几样,如果那些选手都知道折半查找,
那结果是相当的啊。
不过要注意,这种查找有两个缺点:
第一: 数组必须有序,不是有序就必须让其有序,大家也知道最快的排序也是NLogN的,所以.....呜呜。
第二: 这种查找只限于线性的顺序存储结构。
上代码:
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
-
- namespace BinarySearch
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- List<int> list = new List<int>() { 3, 7, 9, 10, 11, 24, 45, 66, 77 };
-
- var result = BinarySearch(list, 45);
-
- if (result != -1)
- Console.WriteLine("45 已经在数组中找到,索引位置为:" + result);
- else
- Console.WriteLine("呜呜,没有找到!");
-
- Console.Read();
- }
-
-
-
-
-
-
- public static int BinarySearch(List<int> list, int key)
- {
-
- int low = 0;
-
-
- int high = list.Count - 1;
-
- while (low <= high)
- {
-
- var middle = (low + high) / 2;
-
- if (list[middle] == key)
- {
- return middle;
- }
- else
- if (list[middle] > key)
- {
-
- high = middle - 1;
- }
- else
- {
-
- low = middle + 1;
- }
- }
-
- return -1;
- }
- }
- }

先前也说过,查找有一种形态是破坏性的,那么对于线性结构的数据来说很悲惨,因为每次破坏一下,
可能都导致数组元素的整体前移或后移。
所以线性结构的查找不适合做破坏性操作,那么有其他的方法能解决吗?嗯,肯定有的,不过要等下一天分享。
ps: 线性查找时间复杂度:O(n);
折半无序(用快排活堆排)的时间复杂度:O(NlogN)+O(logN);
折半有序的时间复杂度:O(logN);
哈希查找:
对的,他就是哈希查找,说到哈希,大家肯定要提到哈希函数,呵呵,这东西已经在我们脑子里面形成
固有思维了。大家一定要知道“哈希“中的对应关系。
比如说: ”5“是一个要保存的数,然后我丢给哈希函数,哈希函数给我返回一个”2",那么此时的”5“
和“2”就建立一种对应关系,这种关系就是所谓的“哈希关系”,在实际应用中也就形成了”2“是key,”5“是value。
那么有的朋友就会问如何做哈希,首先做哈希必须要遵守两点原则:
①: key尽可能的分散,也就是我丢一个“6”和“5”给你,你都返回一个“2”,那么这样的哈希函数不尽完美。
②: 哈希函数尽可能的简单,也就是说丢一个“6”给你,你哈希函数要搞1小时才能给我,这样也是不好的。
其实常用的做哈希的手法有“五种”:
第一种:”直接定址法“。
很容易理解,key=Value+C; 这个“C"是常量。Value+C其实就是一个简单的哈希函数。
第二种:“除法取余法”。
很容易理解, key=value%C;解释同上。
第三种:“数字分析法”。
这种蛮有意思,比如有一组value1=112233,value2=112633,value3=119033,
针对这样的数我们分析数中间两个数比较波动,其他数不变。那么我们取key的值就可以是
key1=22,key2=26,key3=90。
第四种:“平方取中法”。此处忽略,见名识意。
第五种:“折叠法”。
这种蛮有意思,比如value=135790,要求key是2位数的散列值。那么我们将value变为13+57+90=160,
然后去掉高位“1”,此时key=60,哈哈,这就是他们的哈希关系,这样做的目的就是key与每一位value都相
关,来做到“散列地址”尽可能分散的目地。
正所谓常在河边走,哪有不湿鞋。哈希也一样,你哈希函数设计的再好,搞不好哪一次就撞楼了,那么抛给我们的问题
就是如果来解决“散列地址“的冲突。
其实解决冲突常用的手法也就2种:
第一种: “开放地址法“。
所谓”开放地址“,其实就是数组中未使用的地址。也就是说,在发生冲突的地方,后到的那个元素(可采用两种方式
:①线性探测,②函数探测)向数组后寻找"开放地址“然后把自己插进入。
第二种:”链接法“。
这个大家暂时不懂也没关系,我就先介绍一下原理,就是在每个元素上放一个”指针域“,在发生冲突的地方,后到的那
个元素将自己的数据域抛给冲突中的元素,此时冲突的地方就形成了一个链表。
上面啰嗦了那么多,也就是想让大家在”设计哈希“和”解决冲突“这两个方面提一点参考和手段。
那么下面就上代码了,
设计函数采用:”除法取余法“。
冲突方面采用:”开放地址线性探测法"。
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
-
- namespace HashSearch
- {
- class Program
- {
-
- static int hashLength = 13;
-
-
- static List<int> list = new List<int>() { 13, 29, 27, 28, 26, 30, 38 };
-
-
- static int[] hash = new int[hashLength];
-
- static void Main(string[] args)
- {
-
- for (int i = 0; i < list.Count; i++)
- {
- InsertHash(hash, hashLength, list[i]);
- }
-
- Console.WriteLine("Hash数据:" + string.Join(",", hash));
-
- while (true)
- {
- Console.WriteLine("\n请输入要查找数字:");
- int result = int.Parse(Console.ReadLine());
- var index = SearchHash(hash, hashLength, result);
-
- if (index != -1)
- Console.WriteLine("数字" + result + "在索引的位置是:" + index);
- else
- Console.WriteLine("呜呜," + result + " 在hash中没有找到!");
-
- }
- }
-
-
-
-
-
-
-
-
- static int SearchHash(int[] hash, int hashLength, int key)
- {
-
- int hashAddress = key % hashLength;
-
-
- while (hash[hashAddress] != 0 && hash[hashAddress] != key)
- {
- hashAddress = (++hashAddress) % hashLength;
- }
-
-
- if (hash[hashAddress] == 0)
- return -1;
- return hashAddress;
-
- }
-
-
-
-
-
-
-
- static void InsertHash(int[] hash, int hashLength, int data)
- {
-
- int hashAddress = data % 13;
-
-
- while (hash[hashAddress] != 0)
- {
-
- hashAddress = (++hashAddress) % hashLength;
- }
-
-
- hash[hashAddress] = data;
- }
- }
- }
结果:

索引查找:
一提到“索引”,估计大家第一反应就是“数据库索引”,对的,其实主键建立“索引”,就是方便我们在海量数据中查找。
关于“索引”的知识,估计大家都比我清楚,我就简单介绍下。
我们自己写算法来实现索引查找时常使用的三个术语:
第一:主表, 这个很简单,要查找的对象。
第二:索引项, 一般我们会用函数将一个主表划分成几个子表,每个子表建立一个索引,这个索引叫做索引项。
第三:索引表, 索引项的集合也就是索引表。
一般“索引项”包含三种内容:index,start,length
第一: index,也就是索引指向主表的关键字。
第二:start, 也就是index在主表中的位置。
第三:length, 也就是子表的区间长度。
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
-
- namespace IndexSearchProgram
- {
- class Program
- {
-
-
-
- class IndexItem
- {
-
- public int index;
-
- public int start;
-
- public int length;
- }
-
- static void Main(string[] args)
- {
- Console.WriteLine("原数据为:" + string.Join(",", students));
-
-
- int value = 205;
-
- Console.WriteLine("\n插入数据" + value);
-
-
- var index = insert(value);
-
-
- if (index == 1)
- {
- Console.WriteLine("\n插入后数据:" + string.Join(",", students));
- Console.WriteLine("\n数据元素:205在数组中的位置为 " + indexSearch(205) + "位");
- }
-
- Console.ReadLine();
- }
-
-
-
-
- static int[] students = {
- 101,102,103,104,105,0,0,0,0,0,
- 201,202,203,204,0,0,0,0,0,0,
- 301,302,303,0,0,0,0,0,0,0
- };
-
-
-
- static IndexItem[] indexItem = {
- new IndexItem(){ index=1, start=0, length=5},
- new IndexItem(){ index=2, start=10, length=4},
- new IndexItem(){ index=3, start=20, length=3},
- };
-
-
-
-
-
-
- public static int indexSearch(int key)
- {
- IndexItem item = null;
-
-
- var index = key / 100;
-
-
- for (int i = 0; i < indexItem.Count(); i++)
- {
- if (indexItem[i].index == index)
- {
- item = new IndexItem() { start = indexItem[i].start, length = indexItem[i].length };
- break;
- }
- }
-
-
- if (item == null)
- return -1;
-
- for (int i = item.start; i < item.start + item.length; i++)
- {
- if (students[i] == key)
- {
- return i;
- }
- }
- return -1;
- }
-
-
-
-
-
-
- public static int insert(int key)
- {
- IndexItem item = null;
-
- var index = key / 100;
- int i = 0;
- for (i = 0; i < indexItem.Count(); i++)
- {
-
- if (indexItem[i].index == index)
- {
- item = new IndexItem()
- {
- start = indexItem[i].start,
- length = indexItem[i].length
- };
- break;
- }
- }
- if (item == null)
- return -1;
-
- students[item.start + item.length] = key;
-
- indexItem[i].length++;
- return 1;
- }
- }
- }
结果:

ps: 哈希查找时间复杂度O(1)。
索引查找时间复杂度:就拿上面的Demo来说是等于O(n/3)+O(length)
”五大经典查找“中的最后一个”二叉排序树“。
1. 概念:
<1> 其实很简单,若根节点有左子树,则左子树的所有节点都比根节点小。
若根节点有右子树,则右子树的所有节点都比根节点大。
<2> 如图就是一个”二叉排序树“,然后对照概念一比较比较。

2.实际操作:
我们都知道,对一个东西进行操作,无非就是增删查改,接下来我们就聊聊其中的基本操作。
<1> 插入:相信大家对“排序树”的概念都清楚了吧,那么插入的原理就很简单了。
比如说我们插入一个20到这棵树中。
首先:20跟50比,发现20是老小,不得已,得要归结到50的左子树中去比较。
然后:20跟30比,发现20还是老小。
再然后:20跟10比,发现自己是老大,随即插入到10的右子树中。
最后: 效果呈现图如下:

<2>查找:相信懂得了插入,查找就跟容易理解了。
就拿上面一幅图来说,比如我想找到节点10.
首先:10跟50比,发现10是老小,则在50的左子树中找。
然后:10跟30比,发现还是老小,则在30的左子树中找。
再然后: 10跟10比,发现一样,然后就返回找到的信号。
<3>删除:删除节点在树中还是比较麻烦的,主要有三种情况。
《1》 删除的是“叶节点20“,这种情况还是比较简单的,删除20不会破坏树的结构。如图:

《2》删除”单孩子节点90“,这个情况相比第一种要麻烦一点点,需要把他的孩子顶上去。

《3》删除“左右孩子都有的节点50”,这个让我在代码编写上纠结了好长时间,问题很直白,
我把50删掉了,谁顶上去了问题,是左孩子呢?还是右孩子呢?还是另有蹊跷?这里我就
坦白吧,不知道大家可否知道“二叉树”的中序遍历,不过这个我会在后面讲的,现在可以当
公式记住吧,就是找到右节点的左子树最左孩子。
比如:首先 找到50的右孩子70。
然后 找到70的最左孩子,发现没有,则返回自己。
最后 原始图和最终图如下。

3.说了这么多,上代码说话。
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
- using System.Diagnostics;
-
- namespace TreeSearch
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- List<int> list = new List<int>() { 50, 30, 70, 10, 40, 90, 80 };
-
-
- BSTree bsTree = CreateBST(list);
-
- Console.Write("中序遍历的原始数据:");
-
-
- LDR_BST(bsTree);
-
- Console.WriteLine("\n---------------------------------------------------------------------------n");
-
-
- Console.WriteLine("\n10在二叉树中是否包含:" + SearchBST(bsTree, 10));
-
- Console.WriteLine("\n---------------------------------------------------------------------------n");
-
- bool isExcute = false;
-
-
- InsertBST(bsTree, 20, ref isExcute);
-
- Console.WriteLine("\n20插入到二叉树,中序遍历后:");
-
-
- LDR_BST(bsTree);
-
- Console.WriteLine("\n---------------------------------------------------------------------------n");
-
- Console.Write("删除叶子节点 20, \n中序遍历后:");
-
-
- DeleteBST(ref bsTree, 20);
-
-
- LDR_BST(bsTree);
-
- Console.WriteLine("\n****************************************************************************\n");
-
- Console.WriteLine("删除单孩子节点 90, \n中序遍历后:");
-
-
- DeleteBST(ref bsTree, 90);
-
-
- LDR_BST(bsTree);
-
- Console.WriteLine("\n****************************************************************************\n");
-
- Console.WriteLine("删除根节点 50, \n中序遍历后:");
-
- DeleteBST(ref bsTree, 50);
-
- LDR_BST(bsTree);
-
- }
-
-
-
-
- public class BSTree
- {
- public int data;
- public BSTree left;
- public BSTree right;
- }
-
-
-
-
-
-
-
- static void InsertBST(BSTree bsTree, int key, ref bool isExcute)
- {
- if (bsTree == null)
- return;
-
-
- if (bsTree.data > key)
- InsertBST(bsTree.left, key, ref isExcute);
- else
- InsertBST(bsTree.right, key, ref isExcute);
-
- if (!isExcute)
- {
-
- BSTree current = new BSTree()
- {
- data = key,
- left = null,
- right = null
- };
-
-
- if (bsTree.data > key)
- bsTree.left = current;
- else
- bsTree.right = current;
-
- isExcute = true;
- }
-
- }
-
-
-
-
-
- static BSTree CreateBST(List<int> list)
- {
-
- BSTree bsTree = new BSTree()
- {
- data = list[0],
- left = null,
- right = null
- };
-
- for (int i = 1; i < list.Count; i++)
- {
- bool isExcute = false;
- InsertBST(bsTree, list[i], ref isExcute);
- }
- return bsTree;
- }
-
-
-
-
-
-
-
- static bool SearchBST(BSTree bsTree, int key)
- {
-
- if (bsTree == null)
- return false;
-
- if (bsTree.data == key)
- return true;
-
- if (bsTree.data > key)
- return SearchBST(bsTree.left, key);
- else
- return SearchBST(bsTree.right, key);
- }
-
-
-
-
-
-
- static void LDR_BST(BSTree bsTree)
- {
- if (bsTree != null)
- {
-
- LDR_BST(bsTree.left);
-
-
- Console.Write(bsTree.data + "");
-
-
- LDR_BST(bsTree.right);
- }
- }
-
-
-
-
-
-
- static void DeleteBST(ref BSTree bsTree, int key)
- {
- if (bsTree == null)
- return;
-
- if (bsTree.data == key)
- {
-
- if (bsTree.left == null && bsTree.right == null)
- {
- bsTree = null;
- return;
- }
-
- if (bsTree.left != null && bsTree.right == null)
- {
- bsTree = bsTree.left;
- return;
- }
-
- if (bsTree.left == null && bsTree.right != null)
- {
- bsTree = bsTree.right;
- return;
- }
-
- if (bsTree.left != null && bsTree.right != null)
- {
- var node = bsTree.right;
-
-
- while (node.left != null)
- {
-
- node = node.left;
- }
-
-
- node.left = bsTree.left;
-
-
- if (node.right == null)
- {
-
- DeleteBST(ref bsTree, node.data);
-
- node.right = bsTree.right;
- }
-
- bsTree = node;
-
- }
- }
-
- if (bsTree.data > key)
- {
- DeleteBST(ref bsTree.left, key);
- }
- else
- {
- DeleteBST(ref bsTree.right, key);
- }
- }
- }
- }
运行结果:

值的注意的是:二叉排序树同样采用“空间换时间”的做法。
突然发现,二叉排序树的中序遍历同样可以排序数组,呵呵,不错!
PS: 插入操作:O(LogN)。
删除操作:O(LogN)。
查找操作:O(LogN)。