【数据结构Python】查找与哈希算法

顺序查找

#以随机数生成1~150之间的80个整数，然后实现顺序查找
import random

val=0
data=[0]*80
for i in range(80):
    data[i]=random.randint(1,150)
while val!=-1:
    find=0
    val=int(input('请输入查找键值(1-150)，输入-1离开：'))#会一直在循环里执行查找操作，除非val=-1
    for i in range(80):
        if data[i]==val:
            print('在第 %3d个位置找到键值 [%3d]' %(i+1,data[i]))
            find+=1
    if find==0 and val !=-1 :
        print('######没有找到[%3d]######' %val)

print('数据内容为：')
for i in range(80):
    print('[%3d]' %data[i],end='')
    if i%10==0:
        print('')

二分查找

#以随机数生成1~150之间按/*顺序排列的*/50个整数，然后实现二分查找
import random

def bin_search(data,val):
    low=0
    high=len(data)-1  #长度要减一才是列表的下标
    while low <= high and val !=-1:
        mid=int((low+high)/2)
        if val<data[mid]:
            high=mid-1   #如果要找的值比中间值小，那就让上限为中间位置（不包括中间位置）
        elif val>data[mid]:
            low=mid+1    #如果要找的值比中间值大，那就让下限为中间位置（不包括中间位置）
        else:
            return [mid,data[mid]]
    return -1

val=1
data=[0]*50
for i in range(50):
    data[i]=val
    val=val+random.randint(1,5)

while True:   #输入数的循环
    val=int(input('请输入查找键值(1-150)，输入-1结束：'))
    if val ==-1:
        break
    num=bin_search(data,val)
    if num==-1:
        print('##### 没有找到[%3d] #####' %val)
    else:
        print('在%3d找到%3d' %(num[0],num[1]))

print('数据内容为：')
for i in range(50):
    print('[%3d]' % data[i], end='')
    if i % 10 == 0:
        print('')

哈希算法

• 哈希法是使用哈希函数来计算一个键值所对应的地址，进而建立哈希表格，然后依靠哈希函数来查找各个键值存放在表格中的地址，查找速度与数据多少无关没在没有碰撞和溢出的情况下，一次读取即可完成。
• 哈希法保密性高，事先不知道哈希函数就无法查找到数据。
• 选择哈希函数时，设计原则至少必须符合计算速度快与碰撞频率尽量低两个特点

除留余数法

将数据除以某一个常数后，取余数来当索引
余数最好是质数

平方取中法

先计算数据的平方，之后再取中间的某段数字作为索引

折叠法

将数据转换成一串数字之后，先将这串数字拆分成几个部分，再把他们加起来，就可以计算出键值
例如：有一个数据转成了154684685，可以拆分成154，684，685，再把他们加起来

数字分析法

电话数字类型，取电话的后三位当索引

碰撞和溢出问题的处理

线性探测法

若是碰撞了，直接取到旁边的位置插入数据

import random

INDEXBOX=10    #哈希表最大元素
MAXNUM=7       #最大数据个数

def print_data(data,max_number):  #打印数组子程序
    print('\t',end='')
    for i in range(max_number):
        print('[%2d] ' %data[i],end='')
    print()

def create_table(num,index):  #建立哈希表子程序
    tmp=num%INDEXBOX          #哈希函数 = 数据%INDEXBOX
    while True:
        if index[tmp]==-1:    #如果数据对应的位置是空的
            index[tmp]=num    #则直接存入数据
            break
        else:
            tmp=(tmp+1)%INDEXBOX    #否则往后找位置存放
            
#主程序
index=[None]*INDEXBOX
data=[None]*MAXNUM

print('原始数组值：')
for i in range(MAXNUM):  #起始数据值
    data[i]=random.randint(1,20)
for i in range(INDEXBOX): #清除哈希表
    index[i]=-1
print_data(data,MAXNUM)   #打印起始数据

print('哈希表的内容：')
for i in range(MAXNUM):  #建立哈希表
    create_table(data[i],index)
    print('  %2d =>' %data[i],end='')  #打印单个元素的哈希表位置
    print_data(index,INDEXBOX)

print('完成的哈希表：')
print_data(index,INDEXBOX)  #打印最后完成的结果

平方探测法

(F(x)+i²)%B

二次哈希法

一次不行就换一种方法，不行就再换