免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2022年下半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第62题      
  知识点:   数组   算法设计   折半查找   查找   查找算法
  章/节:   计算机软件知识       

 
折半查找在有序数组A中查找特定的记录K:通过比较K和数组中的中间元素A[mid]进行,如果相等,则算法结束∶如果K小于[Amid],则对数组的前半部分进行折半查找∶否则对数组的后半部分进行折半查找。根据上述描述,折半查找算法采用了(62)算法设计筑略。对有序数组(3,14,27,39,42,55,70,85,93,98),成功查找和失败查找所需要的平均比较次数分别是(63)(假设查找每个元素的概率是相同的)。
 
 
  A.  分治
 
  B.  动态规划
 
  C.  贪心
 
  D.  回溯
 
 
 

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   知识点讲解    
   · 数组    · 算法设计    · 折半查找    · 查找    · 查找算法
 
       数组
               数组的定义及基本运算
               n维数组是一种"同构"的数据结构,其每个元素类型相同、结构一致。数组是定长线性表在维数上的扩张,即线性表中的元素又是一个线性表。
               数组结构的特点是:数据元素数目固定;数据元素具有相同的类型;数据元素的下标关系具有上下界的约束且下标有序。
               对数组进行的基本运算有以下两种。
               (1)给定一组下标,存取相应的数据元素。
               (2)给定一组下标,修改相应的数据元素中某个数据项的值。
               数组的顺序存储
               一旦定义了数组,结构中的数据元素个数和元素之间的关系就不再发生变动,因此数组适合于采用顺序存储结构。
               由于计算机的内存结构是一维线性的,因此存储多维数组时必须按照某种方式进行降维处理,即将数组元素排成一个线性序列,这就产生了次序约定问题。对二维数组有两种存储方式:一种是以列为主序的存储方式;另一种是以行为主序的存储方式。
               设每个数据元素占用L个单元,mn为数组的行数和列数,那么以行为主序优先存储的地址计算公式为
               Loc(aij)=Loc(a11)+((i-1)n+(j-1))L
               同样的,以列为主序优先存储的地址计算公式为
               Loc(aij)=Loc(a11)+((j-1)m+(i-1))L
 
       算法设计
        通常求解一个问题可能会有多种算法可供选择,选择的主要标准首先是算法的正确性和可靠性、简单性和易理解性;其次是算法所需要的存储空间更少和执行速度更快等。
        算法设计是一件非常困难的工作,通常设计一个"好"的算法应考虑达到正确性、可读性、健壮性、效率与低存储量需求等目标。
        经常采用的算法设计技术主要有迭代法、穷举搜索法、递推法、贪心法、回溯法、分治法和动态规划法等。
 
       折半查找
        折半查找的基本思想是:设查找表的元素存储在一维数组r[1…n]中,那么在表中的元素已经按关键字递增(或递减)的方式排序的情况下,可进行折半查找。其方法是:首先将待查的key值与表r中间位置上(下标为mid)记录的关键字进行比较,若相等则查找成功;若key>r[mid].key,则说明待查记录只可能在后半个子表r[mid+1…n]中,下一步应在后半个子表中再进行折半查找;若key<r[mid].key,说明待查记录只可能在前半个子表r[1…mid-1]中,下一步应在r的前半个子表中进行折半查找。这样通过逐步缩小范围,直到查找成功或子表为空时失败为止。
        折半查找的性能分析:折半查找的过程可以用一棵二叉树描述,不妨设节点总数为n=2h-1,则判定树是深度为h=log2(n+1)的满二叉树。在等概率情况下,折半查找的平均查找长度为
        当n值较大时,ASLbs≈log2(n+1)-1。
        折半查找比顺序查找的效率高,但它要求查找表进行顺序存储并且按关键字有序排列,因此对表进行元素的插入和删除时,需要移动大量的元素,所以折半查找适用于表不易变动,且又经常进行查找的情况。
 
       查找
        1)顺序查找
        顺序查找又称线性查找,顺序查找的过程是从线性表的一端开始,依次逐个与表中元素的关键字值进行比较,如果找到其关键字与给定值相等的元素,则查找成功;若表中所有元素的关键字与给定值比较都不成功,则查找失败。
        2)折半查找
        折半查找的过程是先将给定值与有序线性表中间位置上元素的关键字进行比较,若两者相等,则查找成功;若给定值小于该元素的关键字,那么选取中间位置元素关键字值小的那部分元素作为新的查找范围,然后继续进行折半查找;如果给定值大于该元素的关键字,那么选取比中间位置元素关键字值大的那部分元素作为新的查找范围,然后继续进行折半查找,直到找到关键字与给定值相等的元素或查找范围中的元素数量为零时结束。
        3)分块查找
        在分块查找过程中,首先将表分成若干块,每一块中关键字不一定有序,但块之间是有序的。此外,还建立了一个索引表,索引表按关键字有序。分块查找过程需分两步进行:先确定待查记录所在的块;然后在块中顺序查找。
        4)哈希表及其查找
        根据设定的哈希函数H(key)和处理冲突的方法,将一组关键字映射到一个有限的连续地址集上,并以关键字在地址集中的像作为记录在表中的存储位置,这种表称为哈希表,也称散列表。这一过程所得到的存储位置称为散列地址,由此形成的查找方法称为散列查找。
 
       查找算法
               静态查找表
               对查找表经常要进行两种操作:查询某个特定的数据元素是否在查找表中;检索某个特定的数据元素的各种属性。通常只进行这两种操作的查找表称为静态查找表。静态查找表主要有顺序查找、折半查找和分块查找。
               1)顺序查找
               顺序查找,又称线性查找,顺序查找的过程是从线性表的一端开始,依次逐个与表中元素的关键字值进行比较,如果找到其关键字与给定值相等的元素,则查找成功;若表中所有元素的关键字与给定值比较都不成功,则查找失败。
               在等概率的情况下,顺序查找成功的平均查找长度为:
               
               2)折半查找
               折半查找是一种采用顺序存储结构的线性表进行查找的方法,也称二分查找。在进行折半查找之前,线性表中的数据元素必须按照关键字的值升序或降序排列。
               折半查找的过程是先将给定值与有序线性表中间位置上的元素的关键字进行比较,若两者相等,则查找成功;若给定值小于该元素的关键字,那么选取中间位置元素关键字值小的那部分元素作为新的查找范围,然后继续进行折半查找;如果给定值大于该元素的关键字,那么选取比中间位置元素关键字值大的那部分元素作为新的查找范围,然后继续进行折半查找,直到找到关键字与给定值相等的元素或查找范围中的元素数量为零时结束。平均查找长度为:
               
               3)分块查找
               分块查找又称索引顺序查找,是顺序查找的一种改进方法。在分块查找过程中,首先将表分成若干块,每一块中关键字不一定有序,但块之间是有序的。此外,还建立了一个索引表,索引表按关键字有序。分块查找过程需分两步进行:先确定待查记录所在的块,然后在块中顺序查找。
               假设长度为n的分块表分成b块,每块中元素个数为s,又设每个元素的查找概率都相等,块间块内均采用线性查找方法,则平均查找长度为:
               
               动态查找表
               若在查找过程中同时插入查找表中不存在的数据元素,或者从查找表中删除已存在的某个数据元素,则称此类查找表为动态查找表。动态查找表的特点是表结构是动态生成的。
               1)二叉排序树的定义
               二叉排序树又称二叉查找树,它或者是一棵空树,或者是具有以下性质的二叉树。
               .若它的左子树非空,则左子树上所有节点的值均小于根节点的值。
               .若它的右子树非空,则右子树上所有节点的值均大于或等于根节点的值。
               .左、右子树本身就是两棵二叉排序树。
               2)二叉排序树的查找过程
               若二叉树为非空,将给定值与根节点的关键字值进行比较,若相等,则查找成功;若不等,则当根节点的关键字值大于给定值时,到根的左子树中进行查找;否则到根的右子树进行查找。
               3)二叉排序树中插入节点的操作
               二叉排序树是通过依次输入数据元素并把它们插到二叉树的适当位置上构造起来的,具体过程如下:读入一个元素,建立一个新节点。若二叉排序树非空,则将新节点的值与根节点的值进行比较,如果小于根节点的值,则插入左子树中,否则插入右子树中;若二叉树为空,则新节点作为二叉排序树的根节点。
               4)二叉排序树中删除节点的操作
               在二叉排序树中删除一个节点,不能把以该节点为根的子树都删除,只能删除这个节点并仍旧保持二叉排序树的特性。
               哈希表
               1)哈希表的定义
               根据设定的哈希函数H(key)和处理冲突的方法,将一组关键字映射到一个有限的连续地址集上,并以关键字在地址集中的像作为记录在表中的存储位置,这种表称为哈希表,也称散列表。这一过程所得到的存储位置称为散列地址,由此形成的查找方法称为散列查找。当选择了某个散列函数后,不同的关键字可能与同一个散列地址相对应,这种现象称为冲突。
               对于哈希表,主要考虑两个问题:一是如何构造哈希函数,二是如何解决冲突。
               2)哈希函数的构造方法
               常用的哈希函数的构造方法有直接定址法、数字分析法、平方取中法、折叠法、随机数法和除留余数法等。
               3)处理冲突的方法
               解决冲突就是为出现冲突的关键字找到另一个"空"的哈希地址。常见的冲突处理方法有:开放地址法、链地址法、再哈希法等。
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第62题    在手机中做本题