【查找算法(三)】斐波那契查找

斐波那契查找是一种基于斐波那契数列改进的二分查找算法,通过扩展查找表长度到斐波那契数列的一个值并进行分割,提高查找效率。在最坏情况下,时间复杂度为O(log2n)。本文介绍了算法的描述、复杂度分析以及Java实现。

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算法简介

斐波那契数列,又称黄金分割数列,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、····,在数学上,斐波那契被递归方法如下定义:F(1)=1,F(2)=1,F(n)=f(n-1)+F(n-2) (n>=2)。该数列越往后相邻的两个数的比值越趋向于黄金比例值(0.618)。

算法描述

斐波那契查找就是在二分查找的基础上根据斐波那契数列进行分割的。在斐波那契数列找一个等于略大于查找表中元素个数的数F[n],将原查找表扩展为长度为F[n](如果要补充元素,则补充重复最后一个元素,直到满足F[n]个元素),完成后进行斐波那契分割,即F[n]个元素分割为前半部分F[n-1]个元素,后半部分F[n-2]个元素,找出要查找的元素在那一部分并递归,直到找到。
斐波那契查找与折半查找很相似,他是根据斐波那契序列的特点对有序表进行分割的。他要求开始表中记录的个数为某个斐波那契数小1,及n=F(k)-1;
在这里插入图片描述
开始将k值与第F(k-1)位置的记录进行比较(及mid=low+F(k-1)-1),比较结果也分为三种
  1)相等,mid位置的元素即为所求
  2)>,low=mid+1,k-=2;
   说明:low=mid+1说明待查找的元素在[mid+1,high]范围内,k-=2 说明范围[mid+1,high]内的元素个数为n-(F(k-1))= Fk-1-F(k-1)=Fk-F(k-1)-1=F(k-2)-1个,所以可以递归的应用斐波那契查找。
  3)<,high=mid-1,k-=1。
   说明:high = mid - 1说明待查找的元素在[low,mid-1]范围内,k-=1 说明范围[low,mid-1]内的元素个数为F(k-1)-1个,所以可以递归 的应用斐波那契查找。

复杂度分析

最坏情况下,时间复杂度为O(log2n),且其期望复杂度也为O(log2n)。

Java版本实现
package search;

public class FibonacciSearch {
   
	
	private static int F(int k) {
   
		
		int n = 0;
		if( k == 0 || k ==
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