学习-Java数组之一维数值数组之查找Key值

任务描述

本关任务：使用折半方法查找数组中某元素的索引，并统计出查找次数。

相关知识

顺序查找

顺序查找就是从数组的第一个元素开始，依次比较，直到找到目标数据或查找失败。

顺序查找举例：查找数组中是否存在值 432。

public class FindTest {
public static void main(String[] args) {
int i;
int[] arr={1,2,4,5,54,321,867,432,3};
for( i=0;i<arr.length;i++){ // 顺序遍历数组中的值
// 判断是否存在元素432
if(arr[i]==432){
System.out.print("目标值的索引为："+i);
break;
}
if(i==arr.length-1){
System.out.println("数组中没有对应的值");
}
}
}
}

输出结果：

目标值的索引为：7

折半查找

能使用折半查找的前提是数组中的数据是有序的。

折半查找的原理：假设查找的数组区间为 [min,max]，min 代表起始索引，max 代表结束索引，T 代表需要查找的值。

第一步：确定该区间的中间位置 K；

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第二步：将查找的值 T 与 array[k] 比较。若相等，查找成功返回此位置；否则确定新的查找区域，继续折半查找；
第三步：若 array[k]>T，由数组的有序性可知 array[k,k+1,……,max] 中的每个值都大于 T，故新的区间为 array[min,……，K-1]，若 array[k]<T，同理可得新的查找区间为 array[k+1,……，max]。

每一次查找与中间值比较，可以确定是否查找成功，不成功的话下一次查找区间将缩小一半。

折半查找举例：查找数组中是否存在等于 80 的元素。

public static void main(String[] args) {
int [] arr={5,13,19,21,37,56,64,75,80,88,92}; // 数组必须是有序的
// 定义三个变量分别记录最大、最小、中间的查找范围索引值
int max=arr.length-1;
int min=0;
int mid;
int target=21;
mid=(max+min)/2;
while(true) {
if(target<arr[mid]) { // 如果目标元素小于中点元素
max = mid-1; // max向mid前移动
}
else if(target>arr[mid]) { // 如果目标元素大于中点元素
min = mid+1; // min向mid后移动
}
else {
System.out.println(mid); // 找到目标元素
break;
}
if(max<min) { // 没有找到的情况
System.out.println("没有找到");
break;
}
mid=(max+min)/2; // 重新计算中间索引值
}
}

执行结果：

顺序查找和折半查找

在查找速度方面，顺序查找自然是不及折半查找，我们代码中数组的长度比较小，没有太大差距，当数据量较大时，我们就能明显感觉到运行时间差距了。

从另一方面来说，顺序查找对数据要求不高，无需数据按照某种方式排列，也无需指定存储格式，顺序存储可以，链式存储也可以。所以从应用范围来说，顺序查找算法自然会更好。

编程要求

仔细阅读右侧编辑区内给出的代码框架及注释，在 Begin-End 间编写程序代码，使用折半方法查找数组中某元素的索引，并统计出查找次数，具体要求如下：

接收给定的数据（如：4 88 43 43 98 #...，其中第一个数代表数组长度，第二个数代表需要查找的元素，其余数代表数组元素，# 号用于终止接收数据），遇到 # 号终止接收；
创建数组，使用折半方法查找数组中某元素的索引，并统计出查找次数。

注意：数字分隔符为空格。

测试说明

平台将使用测试集运行你编写的程序代码，若全部的运行结果正确，则通关。

可在右侧 “测试结果”区查看具体的测试集详情。例：测试输入：

6 78 4 34 78 458 488 788 #

预期输出：

索引值：2。查找次数：1。

测试输入：

6 786 4 34 78 458 488 788 #

预期输出：

没有找到

开始你的任务吧，祝你成功！

参考答案

import java.util.Scanner;
public class FindTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 请在 Begin-End 间编写代码
        /********** Begin **********/
        // 定义变量
        int n=0;
        int min=0;
        int mid;
        int count=0;
        // 接收给定数据
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int i = scanner.nextInt();     // 数组长度
        int key = scanner.nextInt();     // 需要查找的元素
        // 定义数组
        int[] arr = new int[i];
        // 给数组赋值
        while (!scanner.hasNext("#")){
            int x = scanner.nextInt();
            arr[n]=x;
            n++;
        }
        // 查找给定元素索引，并输出查找次数
        int max=arr.length-1;
        mid=(max+min)/2;
        while(true) {
            count++;
            if(key<arr[mid]) {        // 如果目标元素小于中点元素
                max = mid-1;            // max向mid前移动
            }else if(key>arr[mid]) { // 如果目标元素大于中点元素
                min = mid+1;            // min向mid后移动
            }else {
                System.out.print("索引值："+mid+"。查找次数："+count+"。");            // 找到目标元素
                break;
            }
            if(max<min) {      // 没有找到的情况
                System.out.print("没有找到");
                break;
            }
            mid=(max+min)/2;     // 重新计算中间索引值
        }
        /********** End **********/
    }
    }

学习-Java数组之一维数值数组之查找Key值

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