【问题标题】:Bash Script Binary SearchBash 脚本二进制搜索
【发布时间】:2013-07-14 00:17:24
【问题描述】:

编写一个 bash 脚本来进行二分搜索。将文件中的学生姓名和成绩读入数组。提示用户输入学生姓名。在数组中查找名称并显示成绩。文件中的数据如下:

Ann:A
Bob:C
Cindy:B
Dean:F
Emily:A
Frank:C
Ginger:D
Hal:B
Ivy:A
Justin:F
Karen:D

我已完成以下操作,但我不知道下一步该做什么

#!/bin/bash
 echo "please enter students Name: "
 read student
 echo "$student + $Grade"
 ((i=0))
 while read students[$i] ; do
 ((i++))

 done < students.dat
 first=0
 last=$(students[@])


 ((mid=0))
 Name=`echo ${students[$mid]} | cut -d: -f1`
 Grade=`echo ${students[$mid]} | cut -d: -f2`
 echo $Name
 echo $Grade

【问题讨论】:

  • 你了解二分查找背后的原理吗?例如,你能在纸上一步一步地做吗?

标签: bash binary-search


【解决方案1】:

二分搜索需要搜索的最大和最小边界。从零开始很好,但你的最后一个变量有点偏离。尝试:last=$(($#students[@]} - 1)) - 1 会将您的数组设置为正确的大小(数组从零开始,然后减一。)

然后尝试以下伪代码:

while (last is <= first) 
  middle = midway point between first and last

  // make sure that your comparing just the names "Ann",
  // not your whole string "Ann:A"
  if (students[middle] == student)
    exit loop
  else if (students[middle] < student)
    first = middle + 1
  else if (students[middle] > student)
    last = middle - 1

我不擅长 bash 脚本,所以我不会尝试修复(如果它甚至需要修复)你的大部分语法。如果您弄清楚语法,伪代码应该可以帮助您完成大部分工作。

【讨论】:

  • 这太完美了。谢谢
【解决方案2】:

此解决方案假定您正在寻找第一个成功执行的命令,而不是数组中的元素。

lo=1
hi=100
while [ $(expr $hi - $lo) -ne 1 ]; do
  mid=$(expr $lo + '(' $hi - $lo ')' / 2)

  # Your command here
  test 44 -gt $mid

  if [ $? -eq 0 ]; then lo=$mid; else hi=$mid; fi
done
echo "$lo"

这总是打印您的命令执行成功的 first 值,这与 @lovasoa 解决方案不同,该解决方案在大约一半的配置中关闭。您可以使用seq 1 100 | while read o; do SCRIPT; done 来验证这一点,其中SCRIPT 是上述算法,test $o -gt $mid 作为测试命令。

【讨论】:

  • 这是故意的,我认为将二进制搜索的程序作为单独的行是这里的优越风格。特别是,如果正在测试的程序是一个带有一堆标志的长命令,那么将其放在 if 之外会使程序和二进制搜索代码之间的分离更加清晰。
  • 听起来你会很高兴发现 shell 函数。如果您认为这很优雅,那么[ $? -eq 0 ] &amp;&amp; [ $? -eq 0 ] &amp;&amp; [ $? -eq 0 ] 肯定更优雅吗?我的观点是,if 的真正目的是执行命令并检查其退出代码。
  • 我从不写副作用 ifs,我猜我们的编程风格很不一样 :)
【解决方案3】:

我认为最好使用通用的二分搜索功能,然后针对您的特定情况编写自己的代码。

Binary search function in bash

# Returns the largest i for which `command i` succeeds (exits with a null exit code)
function dichotomic_search {

  min=$1
  max=$2
  command=$3

  while [ $min -lt $max ]; do
    # Compute the mean between min and max, rounded up to the superior unit
    current=`expr '(' "$min" + "$max" + 1 ')' / 2`
    if $command $current
      then min=$current
      else max=`expr $current - 1`
    fi
  done

  echo $min
}

它使用二进制搜索重复调用作为其最后一个参数给出的函数,以找到它返回 true 的最后一个值。 More explanations on Github

通过 bash 数组进行二进制搜索

在你的情况下,你会这样使用它:

#!/usr/bin/env bash

source dichotomic.sh
arr=(Ann:C Bob:A Cindy:B Dean:E Emily:A Karen:A Zob:A)

function is_smaller {
  element=$(echo ${arr[$2]} | cut -f1 -d :)
  if [[ "$element" > "$1" ]]
    then false
    else true
  fi
}

read target
highest_index=`expr ${#arr[@]} - 1`
index=$(dichotomic_search 0 $highest_index "is_smaller $target")
echo "${arr[$index]}"

【讨论】:

    【解决方案4】:

    试试这个,让我得到你的反馈。

    #!/bin/bash
    ##CREATE AN ARRAY VARIABLE TO STORE DATA FOUND IN STUDENT.TXT AT STARTUP
    #NAMESARRAY STORE ALL NAMES
    declare -a namesarray
    #GRADESARRAY STORE ALL GRADES
    declare -a gradesarray
    
    #GLOBALMATCHINDEX STORES THE ARRAY INDEX WHERE NAME IS FOUND.... NAMES ARRAY START FROM 0
    globalmatchindex=-1
    
    #FUNCTION "CONTAINS" SEARCH THROUGH NAMESARRAY VAIRIABLE TO FIND INPUT FROM USER
    function contains(){
        #CREATE 2 VARIABLES "e" AND "match"
        local e match="$1"
        shift
        #VARIABLE matchindex IS A LOCAL VARIABLE IN THE "CONTAINS" FUNCTION THAT TEMPORARILY STORES THE VALUE OF THE INDEX WHERE INPUTED NAME IS FOUND IN namesarray VARIABLE
        local matchindex=0
        #LOOP THROUGH namesarray GLOBAL VARIABLE WHICH WAS PASSED AS A PARAMETER TO THE "CONTAINS" FUNCTION
        for e;
        do  
            #CHECK IF A MATCHING STRING IS FOUND IN THE namesarray GLOBAL VARIABLE WHICH WAS PASSED AS A PARAMETER
            if [ "$e" == "$match" ]; then
                #SET THE VALUE OF globalmatchindex GLOBAL VARIABLE TO THE CURRENT LOOP INDEX ALIAS matchindex
                globalmatchindex=$matchindex
                #EXIT LOOP AND CONTINUE PROCESS
                break
            fi
        #INCREMENT LOCAL matchindex VARIABLE FOR THE NEXT ROUND OF LOOP
        matchindex=$((matchindex+1))
        done
    }
    #FUNCTION "CONTAINS" END HERE
    
    #linenumber GLOBAL VARIABLE STORES THE CURRENT LINE NUMBER IN students.txt FILE
    linenumber=0
    #A LOOP THAT READ ENTIRE student.txt FILE
    while read line; do
        #SINCE THE NAMES AND GRADES ARE SEPARATED BY ":" CHARACTER, WE USE A STRING SPLIT METHOD TO SEPARATE NAME FROM GRADE
        IFS=':'
        #READ EACH LINE AS ARRAY TO "LINEARRAY" VARIABLE. "LINEARRAY" VARIABLE CONTAINS CONTENT LIKE SO "LINEARRAY[0]='JAMES'", "LINEARRAY[1]='A'"
        read -ra LINEARRAY <<< "$line"
        #STORE THE FIRST STRING IN namesarray GLOBAL VARIABLE
        namesarray[$linenumber]=${LINEARRAY[0]}
        #STORE THE SECOND STRING IN gradesarray GLOBAL VARIABLE
        gradesarray[$linenumber]=${LINEARRAY[1]}
        linenumber=$((linenumber+1))
    done < students.txt
    
    while true; do
        echo "Enter Student name:"
        read studentname
        contains "$studentname" "${namesarray[@]}"
        if [ $globalmatchindex -gt -1 ]; then
            echo "Hello ${namesarray[$globalmatchindex]} your grade is ${gradesarray[$globalmatchindex]}"
        else
            echo "Student not found."
        fi
        globalmatchindex=-1
    
    done
    

    student.txt文件的内容如下。

    Ann:A
    Bob:C
    Cindy:B
    Dean:F
    Emily:A
    Frank:C
    Ginger:D
    Hal:B
    Ivy:A
    Justin:F
    Karen:D
    

    【讨论】:

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