数据结构与算法 -- 查找技巧知识总结笔记

首先,我们先来了解一下关于数据查找方法的三大查找方法,分别是:静态、动态、哈希。

静态查找:无论是静态查找还是动态查找,都要有查找的对象,也就是包含很多同类型数据的“表”,这个“表”可以理解为一个由同类型数据元素组成的一个“集合”,该集合可以用各种容器来存储,例如数组、链表、树等,我们统称这些存储数据的数据结构为——查找表。可见,查找表有时是我们传统意义的表,有时候是很复杂的一种结构。

静态查找就是我们平时概念中的查找,是“真正的查找”。之所以说静态查找是真正的查找,因为在静态查找过程中仅仅是执行“查找”的操作,即:(1)查看某特定的关键字是否在表中(判断性查找);(2)检索某特定关键字数据元素的各种属性(检索性查找)。这两种操作都只是获取已经存在的一个表中的数据信息,不对表的数据元素和结构进行任何改变,这就是所谓的静态查找。

动态查找:了解完了静态查找的概念后,动态查找就很好理解了,个人总觉得动态查找不像是“查找”,更像是一个对表进行“创建、扩充、修改、删除”的过程。动态查找的过程中对表的操作会多两个动作:(1)首先也有一个“判断性查找”的过程,如果某特定的关键字在表中不存在,则按照一定的规则将其插入表中;(2)如果已经存在,则可以对其执行删除操作。动态查找的过程虽然只是多了“插入”和“删除”的操作,但是在对具体的表执行这两种操作时,往往并不是那么简单。哪种查找对应各自查找表,如有序表可以为静态查找表,也可以为动态查找表。依查找方式决定。
无论是静态查找还是动态查找,都要有专查找的对象,也就是包含很多同类型数据的“表”,这个“表”由同类型数据元素组成,该集合可以用各种容器来存储,例如数组、链表、树等,统称这些存储数据的数据结构为——查找表。动态查找由于只要求索引表是有序的,对块内节点没有排序要求,因此特别适合于节点动态变化的情况。属当增加或减少节以及节点的关键码改变时,只需将该节点调整到所在的块即可。在空间复杂性上,动态查找的主要代价是增加了一个辅助数组。
哈希查找:它的本质是先将数据映射成它的哈希值。哈希查找的核心是构造一个哈希函数,它将原来直观、整洁的数据映射为看上去似乎是随机的一些整数。
哈希查找的产生有这样一种背景——有些数据本身是无法排序的(如图像),有些数据是很难比较的(如图像)。如果数据本身是无法排序的,就不能对它们进行比较查找。如果数据是很难比较的,即使采用折半查找,要比较的次数也是非常多的。因此,哈希查找并不查找数据本身,而是先将数据映射为一个整数(它的哈希值),并将哈希值相同的数据存放在同一个位置一即以哈希值为索引构造一个数组。
在哈希查找的过程中,只需先将要查找的数据映射为它的哈希值,然后查找具有这个哈希值的数据,这就大大减少了查找次数。如果构造哈希函数的参数经过精心设计,内存空间也足以存放哈希表,查找一个数据元素所需的比较次数基本上就接近于一次。
影响哈希查找效率的一个重要因素是哈希函数本身。当两个不同的数据元素的哈希值相同时,就会发生冲突。为减少发生冲突的可能性,哈希函数应该将数据尽可能分散地映射到哈希表的每一个表项中。解决冲突的方法有以下两种:
(1)开放地址法:如果两个数据元素的哈希值相同,则在哈希表中为后插入的数据元素另外选择一个表项。当程序查找哈希表时,如果没有在第一个对应的哈希表项中找到符合查找要求的数据元素,程序就会继续往后查找,直到找到一个符合查找要求的数据元素,或者遇到一个空的表项。
(2)链地址法:将哈希值相同的数据元素存放在一个链表中,在查找哈希表的过程中,当查找到这个链表时,必须采用线性查找方法。

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