Hochgeschwindigkeits-Abrufalgorithmus und seine Anwendung in PHP

PHP spielt als beliebte serverseitige Programmiersprache eine unverzichtbare Rolle bei der Entwicklung von Webanwendungen. In der tatsächlichen Entwicklung müssen wir häufig Vorgänge wie das Abrufen und Suchen großer Datenmengen durchführen. Zu diesem Zeitpunkt sind Hochgeschwindigkeits-Abrufalgorithmen zu einer sehr wichtigen Richtung geworden.

In diesem Artikel werden häufig verwendete Hochgeschwindigkeits-Abrufalgorithmen in PHP und ihre Anwendungen vorgestellt.

1. Übersicht

In der Datenstruktur bezieht sich der Begriff „Abruf“ auf das Finden von Datensätzen mit bestimmten Bedingungen in der Datenerfassung. Zu den gängigen Abrufmethoden gehören die lineare Suche, die binäre Suche, die Hash-Suche usw.

Die lineare Suche ist der einfachste Suchalgorithmus. Sie durchläuft nacheinander alle Elemente in der Datensammlung und gleicht die Zieldaten nacheinander ab, bis die Zieldaten gefunden werden. Die Zeitkomplexität beträgt O(n).

Die binäre Suche ist ein effizienterer Suchalgorithmus. Er nutzt die Eigenschaften geordneter Sequenzen, um den Suchbereich jedes Mal um die Hälfte zu reduzieren und den Speicherort der Zieldaten schnell zu sperren. Die zeitliche Komplexität beträgt O(log2n) und die Effizienz ist sehr hoch.

Hash-Suche ist ein Hochgeschwindigkeits-Suchalgorithmus, der die Position von Zieldaten in der Hash-Tabelle schnell finden kann. Die Zeitkomplexität beträgt O(1).

In PHP gehören zu den häufig verwendeten Hochgeschwindigkeitssuchalgorithmen die Suche nach geordneten Arrays, die Binärsuche, die Hash-Suche, die Trie-Tree-Suche usw.

2. Geordnete Array-Suche

Die geordnete Array-Suche ist ein Suchalgorithmus, der auf geordneten Arrays basiert. Er nutzt die geordnete Anordnung von Array-Elementen und kann den Suchbereich schnell eingrenzen.

In PHP kann die geordnete Array-Suche über die in PHP integrierte Funktion array_search() implementiert werden, die mithilfe eines binären Suchalgorithmus implementiert wird und die Position der Zieldaten im Array schnell lokalisieren kann. Um beispielsweise Element 10 in einem Array mit 100.000 geordneten Elementen zu finden, lautet der Code wie folgt:

$arr = range(1, 100000); // Erzeuge ein geordnetes Array mit 100.000 Elementen
$index = array_search( 10, $arr); // Finden Sie die Position des Zielelements 10 im Array

Da es sich bei der Funktion array_search() um eine Standardbibliotheksfunktion handelt, die mit PHP geliefert wird, ist ihre Leistung sehr effizient und die Zeitkomplexität beträgt O(log2n).

3. Binäre Suche

Die binäre Suche ist ein Divide-and-Conquer-Algorithmus, der auf einem geordneten Array basiert. Sie teilt das Array in zwei gleiche Teile, bestimmt, ob sich die Zieldaten in der linken oder rechten Hälfte befinden, und fährt fort Die rekursive Suche ermöglicht einen schnellen Datenabruf.

In PHP kann die binäre Suche durch benutzerdefinierte Funktionen implementiert werden. Um beispielsweise Element 20 in einem Array mit 100.000 geordneten Elementen zu finden, lautet der Code wie folgt:

function Binary_search($arr, $low, $high, $target) {

while ($low <= $high) {
    $mid = ($low + $high) >> 1;
    if ($arr[$mid] === $target) {
        return $mid;
    } elseif ($arr[$mid] > $target) {
        $high = $mid - 1;
    } else {
        $low = $mid + 1;
    }
}

return -1;

}

$arr = range ( 1, 100000); // Erzeuge ein geordnetes Array mit 100000 Elementen
$index = Binary_search($arr, 0, 99999, 20); // Finde die Position des Zielelements 20 im Array

Aufgrund der binären Suche Algorithmus Die zeitliche Komplexität beträgt O(log2n), daher ist er sehr effizient und eignet sich zum Abrufen großer Datenmengen.

4. Hash-Suche

Hash-Suche ist ein Hochgeschwindigkeits-Suchalgorithmus basierend auf einer Hash-Tabelle, der in PHP über die integrierte Hash()-Funktion implementiert werden kann.

Zuerst müssen wir Daten in die Hash-Tabelle einfügen, indem wir das Array durch eine foreach-Schleife durchlaufen, den Wert jedes Elements als Schlüssel verwenden und den Index des Elements als Wert in die Hash-Tabelle einfügen. Zum Beispiel:

$arr = range(1, 100000); // Erzeuge ein Array mit 100000 Elementen
$hash = array();

foreach ($arr as $k => $v) {

$hash[$v] = $k; // 插入元素到哈希表中

}

Dann können wir das Zielelement über die Funktion hash() abrufen. Im obigen Beispiel lautet der Code zum Abrufen von Element 20 beispielsweise wie folgt:

$index = isset($hash[20]) : -1; // Die Position von Element 20 abrufen das Array

Da die zeitliche Komplexität des Hash-Suchalgorithmus O(1) beträgt, ist er sehr effizient und eignet sich zum Abrufen großer Datenmengen.

5. Trie-Tree-Suche

Trie-Tree ist ein effizienter String-Retrieval-Algorithmus, der auf der Baumstruktur basiert und eine schnelle String-Übereinstimmung und Präfixsuche erreichen kann. In PHP kann dies durch Anpassen der Trie-Baumklasse erreicht werden.

Zuerst müssen wir einen Trie-Baum erstellen und die Zeichenfolge in den Trie-Baum einfügen. Im folgenden Code werden beispielsweise die drei Zeichenfolgen „hello“, „world“ und „php“ in den Trie-Baum eingefügt:

class Trie {

private $root;

public function __construct() {
    $this->root = new TrieNode();
}

public function insert($word) {
    $node = $this->root;

    for ($i = 0; $i < strlen($word); $i++) {
        $char = $word{$i};

        if (!isset($node->children[$char])) {
            $node->children[$char] = new TrieNode();
        }

        $node = $node->children[$char];
    }

    $node->is_end = true;
}

}

class TrieNode {

public $children = array();
public $is_end = false;

}

$ trie = new Trie();
$trie->insert("hello");
$trie->insert("world");
$trie->insert("php");

then , Wir können die Zielzeichenfolge über den Trie-Baum finden. Im obigen Beispiel würde der Code zum Suchen der Zeichenfolge „php“ beispielsweise so aussehen:

function search($trie, $word) {

$node = $trie->root;

for ($i = 0; $i < strlen($word); $i++) {
    $char = $word{$i};

    if (!isset($node->children[$char])) {
        return false;
    }

    $node = $node->children[$char];
}

return $node->is_end;

}

$found = search($trie, "php "); // Suche nach der Zeichenfolge „php“

Da die zeitliche Komplexität des Trie-Baums mit der Zeichenfolgenlänge zusammenhängt, eignet sich der Trie-Baum für Szenarien mit fester Zeichenfolgenlänge, z. B. Schlüsselwortfilterung, Zeichenfolgenabgleich und andere Szenarien.

6. Zusammenfassung

Dieser Artikel stellt die in PHP häufig verwendeten Hochgeschwindigkeits-Abrufalgorithmen und ihre Anwendungen vor, einschließlich geordneter Array-Suche, binärer Suche, Hash-Suche, Trie-Tree-Suche usw.

Diese Algorithmen haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile und können in verschiedenen Szenarien verwendet werden, um einen effizienten Datenabruf und String-Abgleich zu erreichen. In der tatsächlichen Entwicklung müssen wir den geeigneten Algorithmus basierend auf der spezifischen Situation auswählen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonHochgeschwindigkeits-Abrufalgorithmus und seine Anwendung in PHP. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!