Python查找算法之分塊查找算法的實現

一、分塊查找算法

分塊查找是二分法查找和順序查找的改進方法,分塊查找要求索引表是有序的,對塊內結點沒有排序要求,塊內結點可以是有序的也可以是無序的。

分塊查找就是把一個大的線性表分解成若幹塊,每塊中的節點可以任意存放,但塊與塊之間必須排序。與此同時,還要建立一個索引表,把每塊中的最大值作為索引表的索引值,此索引表需要按塊的順序存放到一個輔助數組中。查找時,首先在索引表中進行查找,確定要找的結點所在的塊。由於索引表是排序的,因此,對索引表的查找可以采用順序查找或二分查找;然後,在相應的塊中采用順序查找,即可找到對應的結點。

例如,有這樣一列數據:23、43、56、78、97、100、120、135、147、150。如下圖所示:

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想要查找的數據是 150,使用分塊查找法步驟如下:

步驟1:將上圖所示的數據進行分塊,按照每塊長度為 4 進行分塊,分塊情況如下圖所示:

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說明:每塊的長度是任意指定的,博主在這裡用的長度為4,讀者可以根據自己的需要指定每塊長度。

步驟2:選取各塊中的最大關鍵字構成一個索引表,即選取上圖所示的各塊的最大值,第一塊最大的值是 78,第二塊最大的值是 135,第三塊最大值是 155,形成的索引表如下圖所示:

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步驟3:用順序查找或者二分查找判斷想要查找數據 150 在上圖所示的索引表中的哪塊內容中,這裡博主用的是二分查找法,即先取中間值 135 與 150 比較,如下圖所示:

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步驟4:結果是中間位置的數據 135 比目標數據 150 小,因此目標數據在 135 的下一塊內。將數據定位在第 3 塊內,此時將第 3 塊內的數據取出,進行順序比較,如下圖所示:

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步驟5:通過順序查找第 3 塊的內容,終於在第 9 個位置找到目標數,此時分塊查找結束。

總結:至此,分塊查找算法已經講解完畢。通過和二分查找法和順序查找法對比來看,分塊查找的速度雖然不如二分查找算法,但比順序查找算法快得多。當數據很多且塊數很大時,對索引表可以采用二分查找,這樣能夠進一步提高查找的速度。

二、實例:實現分塊查找算法

具體代碼如下:

def search(data, key):  # 用二分查找 想要查找的數據在哪塊內
    length = len(data)  # 數據列表長度
    first = 0  # 第一位數位置
    last = length - 1  # 最後一個數據位置
    print(f"長度:{length} 分塊的數據是:{data}")  # 輸出分塊情況
    while first <= last:
        mid = (last + first) // 2  # 取中間位置
        if data[mid] > key:  # 中間數據大於想要查的數據
            last = mid - 1  # 將last的位置移到中間位置的前一位
        elif data[mid] < key:  # 中間數據小於想要查的數據
            first = mid + 1  # 將first的位置移到中間位置的後一位
        else:
            return mid  # 返回中間位置
    return False


# 分塊查找
def block(data, count, key):  # 分塊查找數據,data是列表,count是每塊的長度,key是想要查找的數據
    length = len(data)  # 表示數據列表的長度
    block_length = length // count  # 一共分的幾塊
    if count * block_length != length:  # 每塊長度乘以分塊總數不等於數據總長度
        block_length += 1  # 塊數加1
    print("一共分", block_length, "塊")  # 塊的多少
    print("分塊情況如下:")
    for block_i in range(block_length):  # 遍歷每塊數據
        block_data = []  # 每塊數據初始化
        for i in range(count):  # 遍歷每塊數據的位置
            if block_i * count + i >= length:  # 每塊長度要與數據長度比較,一旦大於數據長度
                break  # 就退出循環
            block_data.append(data[block_i * count + i])  # 每塊長度要累加上一塊的長度
        result = search(block_data, key)  # 調用二分查找的值
        if result != False:  # 查找的結果不為False
            return block_i * count + result  # 就返回塊中的索引位置
    return False


data = [23, 43, 56, 78, 97, 100, 120, 135, 147, 150, 155]  # 數據列表
result = block(data, 4, 150)  # 第二個參數是塊的長度,最後一個參數是要查找的元素
print("查找的值得索引位置是:", result)  # 輸出結果

運行結果如下圖所示:

在這裡插入圖片描述

從上面的運行結果看到,當查找 150 時,查找結果完全符合上述描述的步驟。

到此這篇關於Python查找算法之分塊查找算法的實現的文章就介紹到這瞭,更多相關Python 分塊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!