C语言 是否有可能对链表应用二分查找来查找元素?



我读过一个问题,是否可以在链接列表上应用二进制搜索?

由于链表不允许随机访问,这看起来几乎是不可能的。

谁有办法做这件事?

主要的问题是,除了您没有固定时间访问链表元素之外,您没有关于链表长度的信息。在这种情况下,你根本没有办法把列表"切"成两半。

如果你在链表长度上至少有一个界限,那么这个问题是在O(log n)内解决的,用跳跃表的方法,确实。否则没有什么可以避免你阅读整个列表,因此O(n)。

所以,假设链表是排序的,并且你知道它的长度(或者至少是最大长度),是的,可以在链表上实现某种形式的二分查找。但这种情况并不常见。

对于普通链表,您不能直接进行二进制搜索,因为对链表的随机访问是O(n)。

如果您需要快速搜索,树状数据结构(R/B树,树,堆等)提供了链表的许多优点(相对便宜的随机插入/删除),同时在搜索方面非常高效。

由于你所说的原因,不能使用经典的链表。

但是有一种结构确实允许从链表派生出一种形式的二分查找:跳跃表。

(这是不容易实现的)

我曾经为一个包含排序键的单链表实现过类似的东西。我需要在列表中找到几个键(一开始只知道其中一个键,其余的都依赖于它),我希望避免一次又一次地遍历列表。而且我不知道列表的长度。

所以,我最终做了这个…我创建了256个指针指向列表元素,并让它们指向前256个列表元素。当所有256个指针都被使用完并且需要第257个指针时,我删除了奇数指针值(1,3,5等),将偶数指针值(0,2,4等)压缩到前128个指针中,并继续将剩下的一半(128)指针赋值给其余的指针,这一次跳过了所有其他列表元素。这个过程一直重复到列表的末尾,此时这些指针指向整个列表中间隔相等的元素。然后,我可以使用256个(或更少)指针进行简单的二进制搜索,以将线性列表搜索缩短为原始列表长度的1/256(或1/任意th)。

这不是很花哨,也不是很强大,但有时可以通过对代码进行微小的更改来充分提高性能。

您可以在链表上进行二分查找。正如您所说,您没有随机访问,但您仍然可以找到具有特定索引的元素,从列表的开始或从其他位置开始。因此,直接的二分查找是可能的,但与对数组的二分查找相比,速度较慢。

如果你有一个列表,其中比较比简单的列表遍历要昂贵得多,那么对于合适大小的列表,二进制搜索将比线性搜索便宜。线性搜索需要O(n)比较和O(n)节点遍历,而二分搜索需要O(log n)比较和O(n log n)节点遍历。我不确定是否O(n log n)绑定是紧的,其他的。

据我所知,没有办法以二进制搜索的方式搜索链表。在二进制搜索中,我们通常会找到数组的"中间"值,这在列表中是不可能的,因为列表是一种结构,我们必须严格使用"开始"(节点指向列表的第一个节点)来遍历列表中的任何元素。

在数组中,我们可以使用INDEX去到特定的元素,这里没有索引的问题(由于链表中的随机访问不可用)。

所以,我认为在通常情况下,用链表进行二分查找是不可能的。

对于在链表上应用二进制搜索,您可以维护一个变量计数,它应该遍历链表并返回节点总数。此外,您还需要在节点类中保留一个int类型的变量,例如INDEX,该变量应在创建每个新节点时增加。之后,您将很容易将链表分成两半,并对其应用二进制搜索。

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