8.2 查找概论
只要你打开电脑,就会涉及到查找技术。如炒股软件中查股票信息、硬盘文件中找照片、在光盘中搜DVD,甚至玩游戏时在内存中查找攻击力、魅力值等数据修改用来作弊等,都要涉及到查找。当然,在互联网上查找信息就更加是家常便饭。所有这些需要被查的数据所在的集合,我们给它一个统称叫查找表。
查找表(Search Table)是由同一类型的数据元素(或记录)构成的集合。例如图8-2-1就是一个查找表。
关键字(Key)是数据元素中某个数据项的值,又称为键值,用它可以标识一个数据元素。也可以标识一个记录的某个数据项(字段),我们称为关键码,如图8-2-1中①和②所示。
若此关键字可以唯一地标识一个记录,则称此关键字为主关键字(Primary Key)。注意这也就意味着,对不同的记录,其主关键字均不相同。主关键字所在的数据项称为主关键码,如图8-2-1中③和④所示。
那么对于那些可以识别多个数据元素(或记录)的关键字,我们称为次关键字(SecondaryKey),如图8-2-1中⑤所示。次关键字也可以理解为是不以唯一标识一个数据元素(或记录)的关键字,它对应的数据项就是次关键码。
图8-2-1
查找(Searching)就是根据给定的某个值,在查
找表中确定一个其关键字等于给定值的数据元素
(或记录)。
若表中存在这样的一个记录,则称查找是成功的,此时查找的结果给出整个记录的信息,或指示该记录在查找表中的位置。比如图8-2-1所示,如果我们查找主关键码“代码”的主关键字为“sh601398”的记录时,就可以得到第2条唯一记录。如果我们查找次关键码“涨跌额”为“-0.11”的记录时,就可以得到两条记录。
若表中不存在关键字等于给定值的记录,则称查找不成功,此时查找的结果可给出一个“空”记录或“空”指针。
查找表按照操作方式来分有两大种:静态查找表和动态查找表。
静态查找表(Static Search Table):只作查找操作的查找表。它的主要操作有:(1)查询某个“特定的”数据元素是否在查找表中。(2)检索某个“特定的”数据元素和各种属性。
按照我们大多数人的理解,查找,当然是在已经有的数据中找到我们需要的。静态查找就是在干这样的事情,不过,现实中还有存在这样的应用:查找的目的不仅仅只是查找。
比如网络时代的新名词,如反应年轻人生活的“蜗居”、“蚁族”、“孩奴”、“啃老”等,以及“X客”系列如博客、播客、闪客、黑客、威客等,如果需要将它们收录到汉语词典中,显然收录时就需要查找它们是否存在,以及找到如果不存在时应该收录的位置。再比如,如果你需要对某网站上亿的注册用户进行清理工作,注销一些非法用户,你就需查找到它们后进行删除,删除后其实整个查找表也会发生变化。对于这样的应用,我们就引入了动态查找表。
动态查找表(Dynamic Search Table):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经存在的某个数据元素。显然动态查找表的操作就是两个:(1)查找时插入数据元素。(2)查找时删除数据元素。
为了提高查找的效率,我们需要专门为查找操作设置数据结构,这种面向查找操作的数据结构称为查找结构。
从逻辑上来说,查找所基于的数据结构是集合,集合中的记录之间没有本质关系。可是要想获得较高的查找性能,我们就不能不改变数据元素之间的关系,在存储时可以将查找集合组织成表、树等结构。
例如,对于静态查找表来说,我们不妨应用线性表结构来组织数据,这样可以使用顺序查找算法,如果再对主关键字排序,则可以应用折半查找等技术进行高效的查找。
如果是需要动态查找,则会复杂一些,可以考虑二叉排序树的查找技术。
另外,还可以用散列表结构来解决一些查找问题,这些技术都将在后面的讲解中说明。
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