查詢和排序是最基本的演算法，在很多指令碼中都會用到查詢和排序。儘管 python 提供的用於查詢和排序的函式能夠滿足絕大多數需求，但還是有必要了解最基本的查詢和排序演算法，以便在有特殊需求的情況下，可以自己編寫查詢、排序指令碼。基本的查詢方法有順序查詢、二分查詢和分塊查詢等。其中，順序查詢是最簡單的查詢方法，就是按照資料排列的順序依次查詢，直到找到所查詢的資料為止（可檢視資料表都未找到資料）。
二分查詢是首先對要進行查詢的資料進行排序，有按大小順序排好的 9 個數字，如圖-1所示。如果要進行查詢數字 5，則首先與中間值 10 進行比較，5 小於 10，於是對序列的前半部分 1~9 進行查詢。此時，中間值為 5，恰好為要找的數字，查詢結束。
分塊查詢，是介於順序查詢和二分查詢之間的一種查詢方法。使用分塊查詢時，首先對查詢表建立乙個索引表，然後再進行分塊查詢。建立索引表時，首先對查詢表進行分塊，要求 "分塊有序"，即塊內關鍵字不一定有序，但分塊之間有大小順序。索引表是抽取各塊中的最大關鍵字及其起始位置構成的，如圖-2 所示。
分塊查詢分兩步進行，首先查詢索引表，因為索引表是有序的，查詢索引表時可以使用二分查詢法進行。查詢完索引表以後，就確定了要查詢的資料所在的分塊，然後在該分塊中再進行順序查詢。
下面所示的 pybinarysearch.py 指令碼是對乙個有序列表使用二分查詢。
# -*- coding:utf-8 -*-
# file: pybinarysearch.py
def binarysearch(l, key): # 二分查詢
low = 0
high = len(l) - 1
i = 0
while low <= high:
i = i + 1
mid = (high + low) // 2
if l[mid] < key:
low = mid + 1
elif l[mid] > key:
high = mid - 1
else:
print('use %d time(s)' % i)
return mid
return -1
if __name__ == '__main__':
l = [1, 5, 6, 9, 10, 51, 62, 65, 70] # 構造列表
print(binarysearch(l, 5)) # 在列表中查詢
print(binarysearch(l, 10))
print(binarysearch(l, 65))
print(binarysearch(l, 70))
對於查詢來說，排序要複雜得多，排序的方法也較多，常用的排序方法有冒泡法排序、希爾排序、二叉樹排序和快速排序等，其中，二叉樹排序是比較有意思的一種排序方法，而且也便於操作。二叉樹排序的過程主要是二叉樹的建立和遍歷的過程。例如，有一組資料 "3，5，7，20，43，2，15，30"，則二叉樹的建立過程如下。
當樹建立好後，對數進行中序遍歷，得到的遍歷結果就是對資料從小到大排序。如果要從大到小進行排序則可以先從右子樹開始進行中序遍歷。
下面所示的 pysort.py 指令碼是採用二叉樹排序的方式對資料進行排序。
# -*- coding:utf-8 -*-
# file: pysort.py
class btree: # 二叉樹節點
def __init__(self, value): # 初始化函式
self.left = none # 左兒子
self.data = value # 節點值
self.right = none # 右兒子
def insertleft(self, value): # 向左子樹插入節點
self.left = btree(value)
return self.left
def insertright(self, value): # 向右子樹插入節點
self.right = btree(value)
return self.right
def show(self): # 輸出節點資料
print(self.data)
def inorder(node): # 中序遍歷
if node.data:
if node.left:
inorder(node.left)
node.show()
if node.right:
inorder(node.right)
def rinorder(node): # 中序遍歷
if node.data:
if node.right:
rinorder(node.right)
node.show()
if node.left:
rinorder(node.left)
def insert(node, value): # 中序遍歷，先遍歷右子樹
if value > node.data:
if node.right:
insert(node.right, value)
else:
node.insertright(value)
else:
if node.left:
insert(node.left, value)
else:
node.insertleft(value)
if __name__ == '__main__':
l = [3, 5, 7, 20, 43, 2, 15, 30]
root = btree(l[0]) # 根節點
node = root
for i in range(1,len(l)):
insert(root, l[i])
print('**************************')
print(' 從小到大')
print('**************************')
inorder(root)
print('**************************')
print(' 從大到小')
print('**************************')
rinorder(root)
python演算法與資料結構 07查詢
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資料結構與演算法（查詢）
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