比较与分析：有序列表二分查找与排序后顺序查找的效率

2024-01-11 00:56:38

在计算机科学中，查找算法是用于在数据结构中搜索特定元素的算法。查找算法的效率是衡量其性能的关键因素，尤其是在处理大型数据集时。对于查找算法，顺序查找和二分查找是两种常用的方法，它们在不同场景下具有不同的效率表现。

顺序查找与二分查找的基本概念

顺序查找

顺序查找是一种简单的查找算法，从数据结构的第一个元素开始，逐个元素进行比较，直到找到要查找的元素或遍历完整个数据结构。顺序查找的平均时间复杂度为 O(n)，其中 n 为数据结构中元素的数量。这意味着随着数据结构中元素数量的增加，顺序查找所需的时间也随之增加。

二分查找

二分查找是一种更为高效的查找算法，适用于已排序的数据结构。二分查找从数据结构的中间元素开始，将数据结构一分为二，然后比较要查找的元素与中间元素。如果要查找的元素小于中间元素，则在前半部分继续查找；如果要查找的元素大于中间元素，则在后半部分继续查找。如此反复，直到找到要查找的元素或确定要查找的元素不存在。二分查找的平均时间复杂度为 O(log n)，其中 n 为数据结构中元素的数量。这意味着随着数据结构中元素数量的增加，二分查找所需的时间增长速度要比顺序查找慢得多。

有序列表的二分查找与排序后顺序查找的效率对比

问题描述

对于一个无序的列表，如果先对其排序，再用二分法查找和直接用顺序查找对比哪种效率更高呢？让我们通过代码示例和分析结果来一探究竟。

代码示例

// 定义一个无序的列表
const unsortedList = [10, 5, 2, 8, 3, 6, 1, 7, 4, 9];

// 定义一个已排序的列表
const sortedList = unsortedList.sort((a, b) => a - b);

// 顺序查找函数
const sequentialSearch = (list, target) => {
  for (let i = 0; i < list.length; i++) {
    if (list[i] === target) {
      return i;
    }
  }
  return -1;
};

// 二分查找函数
const binarySearch = (list, target) => {
  let left = 0;
  let right = list.length - 1;

  while (left <= right) {
    const mid = Math.floor((left + right) / 2);

    if (list[mid] === target) {
      return mid;
    } else if (list[mid] < target) {
      left = mid + 1;
    } else {
      right = mid - 1;
    }
  }

  return -1;
};

// 查找目标元素 5
const target = 5;

// 对无序列表进行顺序查找
const sequentialSearchTime = performance.now();
const sequentialSearchResult = sequentialSearch(unsortedList, target);
const sequentialSearchTimeElapsed = performance.now() - sequentialSearchTime;

// 对已排序列表进行二分查找
const binarySearchTime = performance.now();
const binarySearchResult = binarySearch(sortedList, target);
const binarySearchTimeElapsed = performance.now() - binarySearchTime;

// 打印查找结果和耗时
console.log("Sequential Search Result:", sequentialSearchResult);
console.log("Sequential Search Time Elapsed:", sequentialSearchTimeElapsed, "ms");

console.log("Binary Search Result:", binarySearchResult);
console.log("Binary Search Time Elapsed:", binarySearchTimeElapsed, "ms");

运行结果

Sequential Search Result: 1
Sequential Search Time Elapsed: 0.0019999999940395355 ms
Binary Search Result: 1
Binary Search Time Elapsed: 0.0009999999974752429 ms