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七、查找算法(java)

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1.二分法查找

/**
 * @company: 北京动力节点
 * @author:韩国庆
 */
public class BinarySearch {

    public static void main(String[] args) {

        int[] array = new int[]{10,11,12,13,14,15,16,17};

        int target = 10;

        int index = search(array, target);
        System.out.println(index);


    }
    public static int search(int[] array,int target){
        //最小索引指针
        int min = 0;

        int max = array.length-1;

        while (min<=max){
            //算出平均索引位置
            int mid = (min+max)/2;
            if (array[mid]== target){
                return mid;
            }

            if (array[mid]<target){
                min = mid+1;
            }
            if (array[mid]>target){
                max = mid-1;
            }

        }

        return -1;
    }

}

 2.插值查找

 数组 arr = [1, 2, 3, ......., 100]

假如我们需要查找的值 1

使用二分查找的话,我们需要多次递归,才能找到 1

使用插值查找算法

int mid = left + (right – left) * (findVal – arr[left]) / (arr[right] – arr[left])

int mid = 0 + (99 - 0) * (1 - 1)/ (100 - 1) = 0 + 99 * 0 / 99 = 0

比如我们查找的值 100

int mid = 0 + (99 - 0) * (100 - 1) / (100 - 1) = 0 + 99 * 99 / 99 = 0 + 99 = 99

package com.bjpowernode.select;

/**
 * @company: 北京动力节点
 * @author:韩国庆
 */
public class InsertSelect {

    public static void main(String[] args) {

        int[] array = {1,2,3,4,5,6};

        int left = 0;
        int right = array.length-1;

        int searchVal = 1;

        System.out.println(select(array,left,right,searchVal));

    }

    public static int select(int[] array,int left,int right,int searchVal){

        /**
         * 防止数组越界
         */
        if (left>right || searchVal<array[0] || searchVal>array[array.length-1]){
            return -1;
        }

        int mid = left+(right-left)*(searchVal-array[left])/(array[right]-array[left]);
        int midValue = array[mid];
        if (searchVal>midValue){
            return select(array,mid+1,right,searchVal);
        }else if (searchVal<midValue){
            return select(array,left,mid-1,searchVal);
        }else {
            return mid;
        }

    }

}

 3斐波那契查找

 斐波那契不再是中间,而是位于黄金分割点附近,即 mid=low+F(k-1)-1

由斐波那契数列F[k]=F(k-1)+F(k-2)的性质,可以得到 (F[k]-1) = (F(k-1) -1) +(F[k-2]-1) +1 .

对F(k-1)-1的理解:

1) 只要顺序表的长度为F[k]-1,则可以将该表分成长度为F[k-1]-1F[k-2]-1的两段,从而中间位置为mid=low+F(k-1)-1。

2)类似的,每一字段也可以用相同的方式分割

3)但顺序表长度n不一定刚好等于F[K]-1,所以需要将原来的顺序表长度n增加至F[K]-1。这里的k值只要能使得F[K]-1恰好大于 或等于n即可,由以下代码得到,顺序表长度增加后,新增的位置(从n+1到F[k]-1位置).都为n信置的值即可。

package com.bjpowernode.select;

import java.util.Arrays;

/**
 * @company: 北京动力节点
 * @author:韩国庆
 */
public class FibonacciSelect {


    public static void main(String[] args) {

        int[] array = {1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, };

        System.out.println(select(array,13));
    }


    /**
     * f[k] = (f[k-1])+ (f[k-2])
     * @return
     */
    public static int[] f(){

        int[] f = new int[20];
        f[0] = 1;
        f[1] = 1;
        for (int i = 2;i<f.length;i++){
            f[i] = f[i-1]+f[i-2];
        }
        return f;
    }


    /**
     * mid = low+F(k-1)-1
     * @param array
     * @param key
     * @return
     */
    public static int select(int[] array,int key){

        int low = 0;
        int hight  = array.length-1;
        int k = 0;
        int mid = 0;
        int[] f = f();

        /**
         * 找分割点
         */
        while (hight>f[k]-1){
            k++;
        }

        int[] temp = Arrays.copyOf(array,f[k]);

        /**
         * {1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, }  -=》{1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, ,,,}
         */
        for (int i = hight+1;i<temp.length;i++){
            temp[i] = array[hight];
        }


        while (low<=hight){
            mid = low+f[k-1]-1;

            // f[k-1]+f[k-2] = f[k];
            if (key<temp[mid]){
                hight=mid-1;
                k--;
            }else if (key>temp[mid]){
                low = mid+1;
                k-=2;

            }else{
                if (mid<=hight){
                    return mid;
                }else {
                    return hight;
                }

            }


        }

        return -1;
    }

}

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