線性查詢,肯定是以線性的方式,在集合或陣列中查詢某個元素。本篇包括:
通過程式碼來理解線性查詢
什麼叫"線性"?還是在程式碼中體會吧。
首先需要一個集合或陣列,如何得到呢?就生成一個固定長度的隨機陣列吧。然後輸入一個查詢key,如果找到就返回元素的索引,沒找到就返回-1,就這麼簡單。
class Program
{private static int[] arr;private static Random r = new Random();static void Main(string[] args){SeedData(10);ShowArray();Console.WriteLine("\n");
Console.WriteLine("請輸入要查詢的整型數");
var temp = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());Console.WriteLine("您要查詢的{0}所在的位置是{1}", temp, LinearSearch(temp));
Console.ReadKey();}//線性查詢
private static int LinearSearch(int key){for (int i = 0; i < arr.Length; i++){if (arr[i] == key) return i; //找到就返回索引}return -1;//如果沒找到就返回-1}//陣列的種子資料
private static void SeedData(int size){arr = new int[size];for (int i = 0; i < size; i++){arr[i] = r.Next(1, 100);}}//列印陣列的所有元素
private static void ShowArray(){foreach (var item in arr){Console.Write(item + " ");
}}}
以上,我們自己可以定義什麼叫"線性查詢"了。就是說,當我們輸入一個查詢的key,是按順序依次查詢集合中的每個元素(實際是通過迴圈遍歷),如果找不到就返回一個值,比如-1,如果找到就返回該元素的索引位置。
時間複雜度
線性查詢只是查詢的一種最簡單的演算法,還有其它相對複雜的演算法。如何來衡量各種演算法的效率呢,答案是用"時間複雜度"來衡量的。任何的概念來源於實踐,並不是憑空產生的,"時間複雜度"也一樣。
□ O(1)
假設一個陣列中有10個元素,需要比較第一個元素是否等於第二個元素,演算法只需要執行一次就可以得出結果。如果陣列中有100個元素呢?演算法還是執行一次就得到結果。於是,人們就想:演算法的執行和陣列大小沒有關係,就把這種演算法叫做"常量執行時間"吧。但還不夠直觀,用什麼圖形表示呢?人們想出就用O(1)來表示吧。
O(1)雖然很直觀,但很容易產生歧義。有些人認為:只有演算法執行一次,並且執行的次數不隨陣列大小改變,就可以用O(1)表示了。這是很明顯的"望文生義"。O(1)更準確的解釋是:演算法的執行次數是一個常量,不會隨著陣列大小而改變。
□ O(n)
生活的精彩來自多樣性。假設一個陣列中還是10個元素,需要比較第一個元素是否等於陣列中任何其它元素,演算法需要執行9次。如果陣列中有100個元素呢,演算法需要執行99次,也就是n-1次,演算法執行的次數隨著n的不同而發生改變。人們把這種演算法寫成O(n),1可以忽略不計,讀成"n階"。
□ O(n²)
假設還有一種演算法,需要比較陣列中的任何元素於其它元素是否相等。第一個元素,需要和後面n-1個元素比較,第二個元素需要和除了第一個元素之外的其後面n-2個元素比較......也就是:(n-1) + (n-2) + ... + 2 + 1,這個公式用筆在紙上簡單推算一下,還可以提煉為n²/2-n/2,隨著n的增大,常量因子可以忽略,寫成O(n²),稱為"平方執行時間",讀成"n²階"。
當n是幾萬,O(n²)演算法在今天每秒執行幾十億次的個人計算機上,不會有明顯的效能影響。但如果n變成幾百萬,就要求幾萬億次計算,這樣可能要幾個小時來執行。更有甚者,如果n變成幾十億,計算需要幾十年來完成。所以,每種演算法都有它的適用範圍。
現在,可以稍微完整地定義"時間複雜度"了,它是一個函式,定量描述了演算法的執行時間。時間複雜度是在最壞情況下的時間複雜度。
常見的時間複雜度有:
● O(1), 常數階,比如Hash表的查詢
● O(log2n),對數階,比如二分查詢
● O(n),線性階
● O(nlog2n),線性對數階,比如快速排序的平均複雜度
● O(n^2),平方階,比如氣泡排序
● O(n^3),立方階,比如求最短路徑的Floyd演算法
● O(n^k),k次方階
● O(2^n),指數階,比如漢諾塔
什麼是演算法
是解決特定問題求解步驟的描述。在計算機中表現為指令的有限序列,並且每條指令表示一個或多個操作。
sum = 1 + 2 + 3 + ... + 100sum = 100 + 99 + 98+ ... + 12*sum = 101*100 = 10100sum = 5050
以上就是針對1到100求和的演算法。對,是在18世紀,一個德國的小村莊,一個叫高斯的小孩想出來的,就這麼神奇!
“查詢與排序”系列包括: