分块查找算法

分块查找又称索引顺序查找,它是顺序查找的一种改进方法。

算法流程:

  • 先选取各块中的最大关键字构成一个索引表
  • 查找分两个部分:先对索引表进行二分查找顺序查找,以确定待查记录哪一块中;然后,在已确定的块中用顺序法进行查找。

:算法的思想是将n个数据元素"按块有序"划分为m块(m ≤ n)。每一块中的结点不必有序,但块与块之间必须"按块有序",每个块内的的最大元素小于下一块所有元素的任意一个值

所以,给定一个待查找的key,在查找这个key值位置时,会先去索引表中利用顺序查找或者二分查找来找出这个key所在块的索引开始位置,然后再根据所在块的索引开始位置开始查找这个key所在的具体位置。

下面给出一段分块查找的代码,其思想和上面描述的一样,都是通过索引表来找key的位置。

先给出主表和索引表:

// 主表,size=30
    static int[] mainList = new int[]{
            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
    };

    // 索引表
    static IndexItem[] indexItemList = new IndexItem[]{
            new IndexItem(1, 0, 5),
            new IndexItem(2, 10, 4),
            new IndexItem(3, 20, 3)
    };

索引表类:

static class IndexItem {
        public int index; //值比较的索引
        public int start; //开始位置
        public int length;//块元素长度(非空)

        public IndexItem(int index, int start, int length) {
            this.index = index;
            this.start = start;
            this.length = length;
        }

        //... getter and setter
    }

索引查找算法:

public static int indexSearch(int key) {
        IndexItem indexItem = null;

        //建立索引规则
        int index = key / 100;

        //遍历索引表
        for(int i = 0;i < indexItemList.length; i++) {
            //找到索引项
            if(indexItemList[i].index == index) {
                indexItem = indexItemList[i];
                break;
            }
        }

        //索引表中不存在该索引项
        if(indexItem == null)
            return -1;

        //根据索引项,在主表中查找
        for(int i = indexItem.start; i < indexItem.start + indexItem.length; i++) {
            if(mainList[i] == key)
                return i;
        }

        return -1;
    }

时间复杂度分析:先按二分查找去找key在索引表为大概位置(所给出代码是顺序查找),然后在主表中的可能所在块的位置开始按顺序查找,所以时间复杂度为O(log₂(m)+N/m),m为分块的数量,N为主表元素的数量,N/m 就是每块内元素的数量。

分块查找的插入算法:

/**
     * 插入数据
     *
     * @param key 要插入的值
     * @return true表示插入成功,false表示插入失败
     */
    public static boolean insert(int key) {
        IndexItem item = null;

        // 建立索引规则
        int index = key / 100;
        int i = 0;
        // 遍历索引表,找到对应的索引项
        for (i = 0; i < indexItemList.length; i++) {
            if (indexItemList[i].index == index) {
                item = indexItemList[i];
                break;
            }
        }
        // 索引表中不存在该索引项
        if (item == null) {
            return false;
        }

        // 根据索引项将值插入到主表中
        mainList[item.start + item.length] = key;
        // 更新索引表
        indexItemList[i].length++;

        return true;
    }

打印主表的函数:

/**
     * 遍历打印
     */
    public static void display(int[] list) {
        System.out.println("******** 展示开始 ********");
        if (list != null && list.length > 0) {
            for (int i = 0; i < list.length; i++) {
                System.out.print(list[i] + " ");
                if ((i + 1) % 10 == 0) {
                    System.out.println("");
                }
            }
        }
        System.out.println("******** 展示结束 ********");
    }

测试代码:

public static void main(String[] args) {
        System.out.println("******** 索引查找 ********");
        System.out.println("");
        System.out.println("原始数据:");
        display(mainList);
        System.out.println("");

        //分块查找
        int key = 203;
        System.out.println("元素" + key + "列表中的位置为:" + indexSearch(key) + "\n");

        //按规则插入数据并查找
        int value = 106;
        System.out.println("插入数据:" + value);

        // 插入成功,查找插入位置
        if (insert(value)) {
            System.out.println("插入后的主表:");
            display(mainList);
            System.out.println("");

            System.out.println("元素" + value + "在列表中的位置为:" + indexSearch(value));
        }
    }

原文:分块查找 - 賣贾笔的小男孩 - 博客园 (cnblogs.com)

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