初探数据结构和算法——常见的查找算法

2023-09-21 12:04:01

线性查找算法

线性查找算法是最简单、最直接的查找算法。它从列表或数组的开头开始，逐个元素地比较，直到找到要查找的元素或到达列表或数组的末尾。

def linear_search(arr, target):
    for i in range(len(arr)):
        if arr[i] == target:
            return i
    return -1

线性查找算法的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是列表或数组的长度。这意味着随着列表或数组长度的增加，查找所需的时间也会线性增加。

2. 二分查找算法

二分查找算法是一种更有效的查找算法，它适用于已排序的列表或数组。二分查找算法通过将列表或数组分成两半，然后递归地查找要查找的元素所在的那一半，以此来缩小查找范围。

def binary_search(arr, target):
    low = 0
    high = len(arr) - 1

    while low <= high:
        mid = (low + high) // 2
        if arr[mid] == target:
            return mid
        elif arr[mid] < target:
            low = mid + 1
        else:
            high = mid - 1

    return -1

二分查找算法的时间复杂度为 O(log n)，其中 n 是列表或数组的长度。这意味着随着列表或数组长度的增加，查找所需的时间以对数方式增长，远快于线性查找算法。

3. 散列表

散列表是一种数据结构，它允许我们在常数时间内查找、插入和删除元素。散列表使用哈希函数将元素映射到一个键，然后将键与元素的值存储在一个数组中。

class HashTable:
    def __init__(self):
        self.table = [None] * 100

    def hash_function(self, key):
        return key % 100

    def insert(self, key, value):
        index = self.hash_function(key)
        self.table[index] = value

    def search(self, key):
        index = self.hash_function(key)
        return self.table[index]

    def delete(self, key):
        index = self.hash_function(key)
        self.table[index] = None