二分查找和顺序查找

上机实验报告

实验课题：实现对有序数据集合的顺序查找和二分查找，并展示出查找过程

设计思路：

我们可以采用数组有序的保存所有数据，这样便于将数据的有序性和其索引的有序性统一起来，同时也便于查找数据。需要声明的是，我们不使用零下标的项，这样做是为了在顺序查找中优化传统顺序查找算法，具体原因后面会有详细介绍。为此，我们可以设计一个类，私有变量声明为该数组和数组的长度。由于集合中的数据类型未知，所以该类为模板类。

对于公有成员，我们创建六个成员函数，除了构造函数和析构函数，其他四个函数分别用来获取外界传入的数组长度、获取外界传入的数组数据、对数据实现顺序查找、对数据实现二分查找。

这里，我们只重点介绍顺序查找函数和二分查找函数。

对于顺序查找，我们对传统的顺序查找方法进行优化，避开每次对数据索引是否越界进行判断这一步骤。具体做法是：将所查找的元素保存在零下标的项中(这也是零下标闲置的原因)，然后按照下标顺序从后向前依次遍历匹配所查找元

素与数组元素。若两者相等，展示出该数组元素，并将其下标值反馈给客户；若两者不相等，展示出该元素，进行下一轮匹配。若最终标记下标达到零下标处，说明未查找到所要查找的元素，则客户反馈该信息。

优化后的顺序查找算法比传统的顺序查找算法减少一半的步骤，原因在于每次无须判断标记下标是否越界，这是该算法优化后的优点。它的缺点是没有利用到数据集合有序这一性质，且查找效率低。

对于二分查找，我们声明三个整型变量low、high和mid 依次标记查找域的上界下标、下界下标和中值下标，其中mid=(low+high)/2。我们在开始的时候将low初始化为1(上文中提到过，我们是从下表为1的位置开始存储数据)，将high初始化为len(数组长度)，并由此初始化mid的值。对于任意一次查找，将索引为mid的值与所查找的值进行比较。若两者相等，则将该元素的索引值反馈给客户；若所查找的值比索引为mid的值小，则将high的值变为mid-1，进行下一轮的查找；若所查找的值比索引为mid的值大，则将low 的值变为mid+1，进行下一轮查找。若最终low>high，则表明未查找到所要查找的值，将此信息反馈给客户。

该算法是一种效率很高的算法，因为它充分利用到数据集合的有序性，这一优点在数据规模较大时体现的更明显。

实验过程分析：

1.在编码过程中，出现了诸如语句末尾逗号遗漏等低级错误。

2.在对WL类的成员函数编码时，出现了函数声明错误，原因是对模板类的语法不熟，编码较少，对类面向对象这一思想理解不透彻。

3.在编码用户选择菜单等地方时，考虑到了程序的健壮性，添加了异常处理，比以前进步。

源代码：

#include

#include "WL.h"

#define MAX 10000 //定义数组的最大长度

using namespace std;

int main()

{

WL p; //以整形数据为例，将模板类实例化

int num,i,x; //num用来存储数组长度，x存储所查找的值

int a[MAX];

char s;

cout<<"Please input the length of the array:"; //提示用户输入数组长度

cin>>num;

p.getlen(num);

cout<<"Please input each data in order:"; //提示用户依次输入数据，并将其保存在数组中

for(i=1;i<=num;i++)

cin>>a[i];

p.getdata(a,num);

cout<

cout<<"Please input the data searched:"; //提示用户输入所查找的值

cin>>x;

cout<

loop:

cout<<"Please choose the way for search:"<

cout<<"1. Order_search"<

cout<<"2. Binary_search"<

cout<<"Please input the figure notation:";

cin>>s;

cout<

if(s=='1')

p.find(x);

else if(s=='2')

p.binary_search(x);

else

{

cout<<"Operator error!"<

goto loop;

}

return 0;

}

***********************************************

#ifndef WL_H_INCLUDED

#define WL_H_INCLUDED

#include

#define MAX 10000

using namespace std;

template //由于数据类型未知，采用模板类声明

class WL

{

private:

T s[MAX]; //对存储数据的数组进行声明

int len; //对数组长度进行声明

public:

WL() {};

~WL() {}

void getlen(int num); //从外界获取数组长度值，并将其传给len