Bash 脚本二进制搜索

Posted 2023-03-05

【中文标题】Bash 脚本二进制搜索

【英文标题】：Bash Script Binary Search

【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？

【参考方案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

【参考方案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】：

您的意思只是if [ 44 -gt "$mid" ]。另见Why is testing "$?" to see if a command succeeded or not, an anti-pattern?

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 ] && [ $? -eq 0 ] && [ $? -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 :)

【参考方案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]"

【参考方案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】：

近 7 年后你不太可能得到反馈。