Python查找算法之插補查找算法的實現
一、插補查找算法
插補查找算法又稱為插值查找，它是折半查找算法的改進版。插補查找是按照數據的分佈，利用公式預測鍵值所在的位置，快速縮小鍵值所在序列的范圍，慢慢逼近，直到查找到數據為止。根據描述來看，插值查找類似於平常查英文字典的方法。例如，在查一個以字母 D 開頭的英文單詞時，決不會用折半查找法。根據英文詞典的查找順序可知，D 開頭的單詞應該在字典較前的部分，因此可以從字典前部的某處開始查找。鍵值的索引計算，公式如下：
middle=left+(target-data[left])/(data[right]-data[left])*(right-left)
參數說明：
- middle：所求的邊界索引。
- left：最左側數據的索引。
- target：鍵值(目標數據)。
- data[left]：最左側數據值。
- data[right]：最右側數據值。
- right：最右側數據的索引。
例如，已經有排序好的數列：34、53、57、68、72、81、89、93、99。要查找的數據是 53，使用插補查找法步驟如下：
步驟1：將數據列出來並利用公式找到邊界值，計算過程如下：
將各項數據帶入公式：
將數據取整，因此所求索引是 2，對應的數據是 57，將查找目標數據 53 與 57 進行比較，如下圖所示。
步驟2：將 53 與 57 進行比較，結果是 53 小於 57，所以查找 57 的左半邊數據，不用考慮右半邊的數據，索引范圍縮小到 0 和 2 之間，公式帶入：
取整之後索引是 1，對應的數據是 53，將查找目標數據 53 與 53 進行比較，如下圖所示：
步驟3：將 53 與 53 進行比較，所得結果相等，查找完成。說明：如果多次分割之後沒有找到相等的值，表示這個鍵值沒有在這個數列中。
通過上述的步驟1就能看出，插補查找算法比折半查找算法的取值范圍更小，因此它的速度要比折半法查找快，這就是插補查找算法的優點。
二、實例：利用插補查找用戶輸入的數據
用戶可以隨意輸入一組數據，例如本實例輸入一組數據：34、53、57、68、72、81、89、93、99。在這組數據中用插補查找法分別查找數據 57、53、93、89、100，且顯示每次查找的過程。用 Python 代碼實現此過程，具體代碼如下：
def insert_search(data, num):
"""
自定義查找函數：該函數使用的是插補查找算法
:param data: 原數列data
:param num: 鍵值num
:return:
"""
# 計算
left_index = 0 # 最左側數據的索引
right_index = len(data) - 1 # 最右側數據的索引
print("正在查找.......") # 提示
while left_index <= right_index:
# 使用公式計算出索引值
middle = left_index + (num - data[left_index]) / (data[right_index] - data[left_index]) * (
right_index - left_index)
# 取整
middle = int(middle)
# print(middle)
if num == data[middle]:
return middle # 如果鍵值等於邊界值，返回邊界位置
elif num < data[middle]:
# 輸出位置在數列中的左半邊
print(f"{num} 介於位置{left_index + 1}[{data[left_index]}]和邊界值{middle + 1}[{data[middle]}]之間，找左半邊......")
right_index = middle - 1 # 如果鍵值小於邊界值，最右邊數據索引等於邊界位置減1
else:
# 輸出位置在數列中的左半邊
print(f"{num} 介於位置{middle + 1}[{data[middle]}]和邊界值{right_index + 1}[{data[right_index]}]之間，找右半邊......")
left_index = middle + 1 # 如果鍵值大於邊界值，最左邊數據索引等於邊界位置加1
return -1 # 自定義函數到此結束
inp_num = 0 # 定義變量，用來輸入鍵值
num_list = [34, 53, 57, 68, 72, 81, 89, 93, 99] # 定義數列
print("數據內容是：")
for index, ele in enumerate(num_list):
print(f" {index + 1}[{ele}]", end="") # 輸出數列
print("")
flag = True # 開關，用來管控是否多次查找
while flag: # 循環查找
inp_num = int(input("請輸入要查找的鍵值：").strip()) # 輸入查找鍵值
result = insert_search(num_list, inp_num) # 調用自定義的查找函數——insert_search()函數
if result == -1: # 判斷查找結果是否是-1
print(f"沒有找到[{inp_num}]") # 若為-1，提示沒有找到值
else:
# 若不為-1，提示查找位置
print(f"在{result + 1}個位置找到[{inp_num}]")
char = input("本次查找結束，是否繼續查找，請輸入 y(Y) 或 n(N)：").strip()
if char.upper() == "N":
flag = False
程序執行結果如下圖所示：
到此這篇關於Python查找算法之插補查找算法的實現的文章就介紹到這瞭,更多相關Python 插補查找算法內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！
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