数据结构作业——分块查找算法

数据结构实验报告三

题目：

试编写利用折半查找确定记录所在块的分块查找算法。

提示：

1)读入各记录建立主表；

2)按L个记录/块建立索引表；

3)对给定关键字k进行查找；

测试实例：设主表关键字序列：{12 22 13 8 28 33 38 42 87 76 50 63 99 101 97 96}，L=4 ，依次查找K=13，K=86，K=88

算法思路

题意要求对输入的关键字序列先进行分块，得到分块序列。由于序列不一定有序，故对分块序列进行折半查找，找到关键字所在的块，然后对关键字所在的块进行顺序查找，从而找到关键字的位置。

故需要折半查找和顺序查找两个函数，考虑用C++中的类函数实现。因为序列一般是用数组进行存储的，这样可以调用不同类型的数组，程序的可适用性更大一些。

折半查找函数：

ints,d,ss,dd;//声明一些全局变量，方便函数与主函数之间的变量调用。

template

intBinSearch(T A[],intlow,inthigh,T key)//递归实现折半查找

{

int mid;// 初始化中间值的位置

T midvalue;// 初始化中间值

if (low>high)

{

s=A[high];

d=A[low];

ss=high;

dd=low;

return -1;}// 如果low的值大于high的值，输出-1，并且将此时的low 与high的值存储。

else

{

mid=(low+high)/2;// 中间位置为低位与高位和的一半取整。

midvalue=A[mid];

if (midvalue==key)

return mid;

else if (midvalue< key) //如果关键字的值大于中间值

return BinSearch(A,mid+1,high,key);// 递归调用函数，搜索下半部分else

return BinSearch(A,low,mid-1,key);// 否则递归调用哦个函数，搜索上半部分

}

}

以上为通用的折半查找的函数代码，这里引入了几个全局变量，主要是方便在搜索关键字在哪一个分块中时，作为判断条件。

顺寻查找函数：

template

intshuxuSearch(T A[],inthigh,T key)// 顺序查找

{

int i=0; A[high]=key;// 初始化i，使A的最高位为key值

while(A[i]!=key)

i++;

return i;// 如果A中有key值，则在i不到n+1时就会输出，否则，返回high值，说明搜索失败。

}

主函数中，首先对所需要的参数变量进行初始化，由键盘输入关键字，分块的多少，每一块有多少个关键字。为了用户的人性化考虑，这里由用户自己决定分块的多少和数目。为了实现这一功能，引入了一个动态存储的二维数组：

int **p2 ;

p2 = new int*[row] ;//声明一个二维数组

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

p2[i] = new int[col] ;

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

{for( j = 0 ; j < B[i] ; j ++ )

{p2[i][j]=A[k];

k=k+1;}

}//将所有关键字，按块的不同存入二维数组中

cout<<"分块情况为"<

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

{

for( j = 0 ;j

{cout<

if(p2[i][j]>=M[i])

M[i]=p2[i][j];

}

cout<

}//输出二维数组，检验分块是否为预期

将各种信息用各种数组加以存储，在需要时不断调用。

另外，由于题目中需要多次查找，为了避免每次查找的反复输入，引入了一个while循环，保证可以多次查找并输出结果。

在关键字等信息输入完毕后，进行查找，可以得到该关键字所在块的序号，以及该关键字在整个关键字序列中的位置。

程序结构

源代码：

#include

using namespace std;

int s,d,ss,dd;//声明一些全局变量，方便函数与主函数之间的变量调用。

template

int BinSearch(T A[],int low,int high,T key)//递归实现折半查找

{

int mid;// 初始化中间值的位置

T midvalue;// 初始化中间值

if (low>high)

{

s=A[high];

d=A[low];

ss=high;

dd=low;

return -1;}// 如果low的值大于high的值，输出-1，并且将此时的low 与high的值存储。

else

{

mid=(low+high)/2;// 中间位置为低位与高位和的一半取整。

midvalue=A[mid];

if (midvalue==key)

return mid;

else if (midvalue < key) //如果关键字的值大于中间值

return BinSearch(A,mid+1,high,key);// 递归调用函数，搜索下半部分

else

return BinSearch(A,low,mid-1,key);// 否则递归调用哦个函数，搜索上半部分

}

}

template

int shuxuSearch(T A[],int high,T key)// 顺序查找

{

int i=0; A[high]=key;// 初始化i，使A的最高位为key值

while(A[i]!=key)

i++;

return i;// 如果A中有key值，则在i不到n+1时就会输出，否则，返回high值，说明搜索失败。

}

int main()

{

int i,key,pos,length,fen,k,j,a,kuai,e;// 定义一些变量

a=0;

k=0;

cout<<"请输入关键字的个数"<

cin>>length;

int A[length-1]; // 根据输入关键字的个数初始化一个数组进行存储

cout<<"请输入要分块的个数"<

cin>>fen;

int B[fen-1];

int M[fen-1];

for(i=0;i

{M[i]=0;}// 初始化两个数组，一个用来存储每一块元素的大小，另一个用来存储每一块的中元素的最大值

cout<<"请输入每个分块关键字的个数"<

for(i=0;i

{cin>>B[i];}//使数组B中表示每块中关键字的个数

cout<<"请输入关键字"<

for(i=0;i

{cin>>A[i];}//输入所有的关键字，存在数组A中

int row,col;

row=fen;

col=length;

int **p2 ;

p2 = new int*[row] ;//声明一个二维数组

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

p2[i] = new int[col] ;

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

{for( j = 0 ; j < B[i] ; j ++ )

{p2[i][j]=A[k];

k=k+1;}

}//将所有关键字，按块的不同存入二维数组中

cout<<"分块情况为"<

for( i = 0 ; i < row ; i ++ )

{

for( j = 0 ;j

{cout<

if(p2[i][j]>=M[i])

M[i]=p2[i][j];

}

cout<

}//输出二维数组，检验分块是否为预期

cout<<"每个块最大元素为"<

for(i=0;i

{cout<

cin>>key;//将要查找的关键字赋值给key

pos=BinSearch(M,0,length-1,key);//调用折半查找函数，查找关键字处于哪个块中

cout<<"该元素所处的块是"<

if (pos!=-1)

{kuai=pos;

cout<

}

else

{kuai=dd;

cout<

int *S;

S = new int[kuai] ;

for(i=0;i

{S[i]=p2[kuai][i];

}//初始化一个一维数组，将关键字所在快的元素重新定义为一个数组S pos=shuxuSearch(S,B[kuai],key);//在S中顺序查找关键字

int q=0;

for(i=0;i

{q=q+B[i];}

if (pos!=B[kuai])

cout<<"该元素的位置为"<

cout<<"不存在该元素"<

cout<<"还要继续查找吗？是的话，输入1，不是的话输入0"<

cin>>e; //引入判断条件，以便多次查找

while ((e!=1)&&(e!=0))

{cout<<"输入不合法,请重新输入e"<

cin>>e;}//保证输入合法

while (e==1)

{

cout<

cin>>key;

pos=BinSearch(M,0,length-1,key);

cout<<"该元素所处的块是"<

if (pos!=-1)

{kuai=pos;

cout<

}

else

{kuai=dd;

cout<

for(i=0;i

{S[i]=p2[kuai][i];}

pos=shuxuSearch(S,B[kuai],key);

int q=0;

for(i=0;i

{q=q+B[i];}

if (pos!=B[kuai])

cout<<"该元素的位置为"<

else

cout<<"不存在该元素"<

cout<<"还要继续查找吗？是的话，输入1，不是的话输入0"<

cin>>e; //与上面程序一致，通过循环条件保证可以多次进行查找

}

system("pause");

return 0;

}

输出结果：

说明：可见，按照16=4*4分块的选择方式，13元素在第0块，处于关键字序列中的第2位。86和88元素都不在关键字序列中。

另外，由于程序中引入了可以由用户自己选择分块数目和大小的功能，因此，选择16=5+5+6的分块方法可以得到一样的结果：

发现结果完全一致。

心得体会：

1)本次实验程序结构比较简单，无需复杂的函数调用。但是由于本人编程

基础不够扎实，在面对需要很多数组声明和调用的时候，经常弄错，在

编译的过程中出现了很多次内存调用出错的情况。后来发现是二维数组

的定义上没有做好，引入了动态定义的方法解决了这一问题。

2)用户的需求是编程的主要目的，这道题如果输入以及分块由编程者自己

定义，虽然可以大大简化编程的繁琐度，但是并没有太大的实际意义。

3)引入while循环使程序可以多次查找，语句并不复杂，但是实现的功能

却比较理想。