Python实现的数据结构与算法之基本搜索详解
本文实例讲述了Python实现的数据结构与算法之基本搜索。分享给大家供大家参考。具体分析如下：
一、顺序搜索
顺序搜索 是最简单直观的搜索方法：从列表开头到末尾，逐个比较待搜索项与列表中的项，直到找到目标项（搜索成功）或者 超出搜索范围 （搜索失败）。
根据列表中的项是否按顺序排列，可以将列表分为 无序列表 和 有序列表。对于 无序列表，超出搜索范围 是指越过列表的末尾；对于 有序列表，超过搜索范围 是指进入列表中大于目标项的区域（发生在目标项小于列表末尾项时）或者指越过列表的末尾（发生在目标项大于列表末尾项时）。
1、无序列表
在无序列表中进行顺序搜索的情况如图所示：
def sequentialSearch(items, target):
for item in items:
if item == target:
return True
return False2、有序列表
在有序列表中进行顺序搜索的情况如图所示：
def orderedSequentialSearch(items, target):
for item in items:
if item == target:
return True
elif item > target:
break
return False二、二分搜索
实际上，上述orderedSequentialSearch算法并没有很好地利用有序列表的特点。
二分搜索 充分利用了有序列表的优势，该算法的思路非常巧妙：在原列表中，将目标项（target）与列表中间项（middle）进行对比，如果target等于middle，则搜索成功；如果target小于middle，则在middle的左半列表中继续搜索；如果target大于middle，则在middle的右半列表中继续搜索。
在有序列表中进行二分搜索的情况如图所示：
根据实现方式的不同，二分搜索算法可以分为迭代版本和递归版本两种：
1、迭代版本
def iterativeBinarySearch(items, target):
first = 0
last = len(items) - 1
while first <= last:
middle = (first + last) // 2
if target == items[middle]:
return True
elif target < items[middle]:
last = middle - 1
else:
first = middle + 1
return False2、递归版本
def recursiveBinarySearch(items, target):
if len(items) == 0:
return False
else:
middle = len(items) // 2
if target == items[middle]:
return True
elif target < items[middle]:
return recursiveBinarySearch(items[:middle], target)
else:
return recursiveBinarySearch(items[middle+1:], target)三、性能比较
上述搜索算法的时间复杂度如下所示：
搜索算法 时间复杂度 ----------------------------------- sequentialSearch O(n) ----------------------------------- orderedSequentialSearch O(n) ----------------------------------- iterativeBinarySearch O(log n) ----------------------------------- recursiveBinarySearch O(log n) ----------------------------------- in O(n)
可以看出，二分搜索 的性能要优于 顺序搜索。
值得注意的是，Python的成员操作符 in 的时间复杂度是O(n)，不难猜出，操作符 in 实际采用的是 顺序搜索 算法。
四、算法测试
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
def test_print(algorithm, listname, target):
print(' %d is%s in %s' % (target, '' if algorithm(eval(listname), target) else ' not', listname))
if __name__ == '__main__':
testlist = [1, 2, 32, 8, 17, 19, 42, 13, 0]
orderedlist = sorted(testlist)
print('sequentialSearch:')
test_print(sequentialSearch, 'testlist', 3)
test_print(sequentialSearch, 'testlist', 13)
print('orderedSequentialSearch:')
test_print(orderedSequentialSearch, 'orderedlist', 3)
test_print(orderedSequentialSearch, 'orderedlist', 13)
print('iterativeBinarySearch:')
test_print(iterativeBinarySearch, 'orderedlist', 3)
test_print(iterativeBinarySearch, 'orderedlist', 13)
print('recursiveBinarySearch:')
test_print(recursiveBinarySearch, 'orderedlist', 3)
test_print(recursiveBinarySearch, 'orderedlist', 13)运行结果：
$ python testbasicsearch.py sequentialSearch: 3 is not in testlist 13 is in testlist orderedSequentialSearch: 3 is not in orderedlist 13 is in orderedlist iterativeBinarySearch: 3 is not in orderedlist 13 is in orderedlist recursiveBinarySearch: 3 is not in orderedlist 13 is in orderedlist
希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。
熱AI工具
Undresser.AI Undress
人工智慧驅動的應用程序，用於創建逼真的裸體照片
AI Clothes Remover
用於從照片中去除衣服的線上人工智慧工具。
Undress AI Tool
免費脫衣圖片
Clothoff.io
AI脫衣器
Video Face Swap
使用我們完全免費的人工智慧換臉工具，輕鬆在任何影片中換臉！
熱門文章
熱工具
記事本++7.3.1
好用且免費的程式碼編輯器
SublimeText3漢化版
中文版，非常好用
禪工作室 13.0.1
強大的PHP整合開發環境
Dreamweaver CS6
視覺化網頁開發工具
SublimeText3 Mac版
神級程式碼編輯軟體(SublimeText3)
PHP和Python：解釋了不同的範例
Apr 18, 2025 am 12:26 AM
PHP主要是過程式編程，但也支持面向對象編程（OOP）；Python支持多種範式，包括OOP、函數式和過程式編程。 PHP適合web開發，Python適用於多種應用，如數據分析和機器學習。
在PHP和Python之間進行選擇：指南
Apr 18, 2025 am 12:24 AM
PHP適合網頁開發和快速原型開發，Python適用於數據科學和機器學習。 1.PHP用於動態網頁開發，語法簡單，適合快速開發。 2.Python語法簡潔，適用於多領域，庫生態系統強大。
Python vs. JavaScript：學習曲線和易用性
Apr 16, 2025 am 12:12 AM
Python更適合初學者，學習曲線平緩，語法簡潔；JavaScript適合前端開發，學習曲線較陡，語法靈活。 1.Python語法直觀，適用於數據科學和後端開發。 2.JavaScript靈活，廣泛用於前端和服務器端編程。
PHP和Python：深入了解他們的歷史
Apr 18, 2025 am 12:25 AM
PHP起源於1994年，由RasmusLerdorf開發，最初用於跟踪網站訪問者，逐漸演變為服務器端腳本語言，廣泛應用於網頁開發。 Python由GuidovanRossum於1980年代末開發，1991年首次發布，強調代碼可讀性和簡潔性，適用於科學計算、數據分析等領域。
vs code 可以在 Windows 8 中運行嗎
Apr 15, 2025 pm 07:24 PM
VS Code可以在Windows 8上運行，但體驗可能不佳。首先確保系統已更新到最新補丁，然後下載與系統架構匹配的VS Code安裝包，按照提示安裝。安裝後，注意某些擴展程序可能與Windows 8不兼容，需要尋找替代擴展或在虛擬機中使用更新的Windows系統。安裝必要的擴展，檢查是否正常工作。儘管VS Code在Windows 8上可行，但建議升級到更新的Windows系統以獲得更好的開發體驗和安全保障。
visual studio code 可以用於 python 嗎
Apr 15, 2025 pm 08:18 PM
VS Code 可用於編寫 Python，並提供許多功能，使其成為開發 Python 應用程序的理想工具。它允許用戶：安裝 Python 擴展，以獲得代碼補全、語法高亮和調試等功能。使用調試器逐步跟踪代碼，查找和修復錯誤。集成 Git，進行版本控制。使用代碼格式化工具，保持代碼一致性。使用 Linting 工具，提前發現潛在問題。
notepad 怎麼運行python
Apr 16, 2025 pm 07:33 PM
在 Notepad 中運行 Python 代碼需要安裝 Python 可執行文件和 NppExec 插件。安裝 Python 並為其添加 PATH 後，在 NppExec 插件中配置命令為“python”、參數為“{CURRENT_DIRECTORY}{FILE_NAME}”，即可在 Notepad 中通過快捷鍵“F6”運行 Python 代碼。
vscode 擴展是否是惡意的
Apr 15, 2025 pm 07:57 PM
VS Code 擴展存在惡意風險，例如隱藏惡意代碼、利用漏洞、偽裝成合法擴展。識別惡意擴展的方法包括：檢查發布者、閱讀評論、檢查代碼、謹慎安裝。安全措施還包括：安全意識、良好習慣、定期更新和殺毒軟件。
