Alles, was Sie über das Tutorial und den Algorithmus für die binäre Suche wissen müssen

Organisationen verfügen in der Regel über große Datensätze mit Tausenden oder Millionen von Elementen. Es ist ihnen praktisch unmöglich, ohne das Eingreifen von KI eine bestimmte Lösung oder ein bestimmtes Ergebnis innerhalb eines Datensatzes herauszufinden. Daher bilden Suchalgorithmen einen wesentlichen Bestandteil der KI. Sie erleichtern es Organisationen, eine große Menge an Informationen zu durchsuchen und herauszufinden, ob ein bestimmtes Element in einem Datensatz vorhanden ist, und seine genaue Datenposition.

Suchalgorithmen werden in zwei Hauptkategorien eingeteilt, nämlich sequentielle Suche und Intervallsuche. Die sequentielle Suche wird als lineare Suche bezeichnet, während die Intervallsuche auch als binäre Suche bezeichnet wird. Bei der linearen Suche geht der Algorithmus reihenweise durch jedes im Datensatz erwähnte Element, bis er das erforderliche Element findet. Der lineare Suchalgorithmus ist vorteilhaft beim Durchsuchen eines Datensatzes, der nicht geordnet ist.

Da der Suchalgorithmus jeden Artikel durchgeht, braucht es Zeit, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Daher wird es selten verwendet. Organisationen verwenden meistens den binären Suchalgorithmus. Lassen Sie uns mehr darüber wissen.

Was ist ein binärer Suchalgorithmus?

Ein binärer Suchalgorithmus ist ein Intervallsuchalgorithmus, der häufig in einem sortierten Array verwendet wird, um die Position eines bestimmten Werts oder Elements zu bestimmen. Ein sortiertes Array ist ein Datensatz, in dem Elemente in einer bestimmten periodischen, alphabetischen oder numerischen Reihenfolge angeordnet sind.

Hier ist ein Beispiel, das Ihnen hilft, das Konzept des binären Suchalgorithmus besser zu verstehen. Angenommen, Sie müssen ein Wort in einem Wörterbuch finden. In diesem Fall können Sie den binären Suchalgorithmus verwenden, um die genaue Position des Wortes herauszufinden, da die Wörter in einem Wörterbuch in alphabetischer Reihenfolge angeordnet sind.

Wenn Sie im Gegensatz dazu ein bestimmtes Wort in einem Buch finden möchten, in dem die Wörter in einer Reihenfolge angeordnet sind, müssen Sie den linearen Suchalgorithmus verwenden.

Ein numerischer Datensatz sollte aufsteigend oder absteigend angeordnet sein, um den binären Suchalgorithmus zu verwenden. Wenn der Datensatz aus Wörtern besteht, sollten diese in alphabetischer Anordnung vorhanden sein.

Anwendungen des binären Suchalgorithmus

Der binäre Suchalgorithmus gilt aufgrund seiner Effizienz als einer der besten Suchalgorithmen. Im Folgenden sind einige der praktischen Anwendungen des binären Suchalgorithmus aufgeführt.

1. Suchbaum

Der binäre Suchalgorithmus wird verwendet, um bestimmte Informationen aus großen Datensätzen wie Wörterbüchern und Telefonbüchern zu finden.

2. Debuggen eines Programms

Wenn Sie beim Testen eines Programms bei einem bestimmten Ereignis auf einen Fehler stoßen, können Sie den binären Suchalgorithmus verwenden und einen Bereich eingeben, um die genaue Position des Fehlers zu finden, anstatt den gesamten Code erneut auszuführen.

3. Speichert Speicher

X Eine praktische Anwendung des binären Suchbaums ist, dass er Speicherplatz spart. Da der Algorithmus innerhalb eines Datensatzes einen angemessenen Bereich findet, in dem ein Element vorhanden sein wird, behält er nur die erforderlichen Werte bei, während er die anderen Elemente verwirft.

Wie implementiert man binäre Suchalgorithmen?

Binäre Suchalgorithmen sind einfach zu implementieren. Anstatt das gesamte Suchergebnis zu durchlaufen, überprüft der Algorithmus zuerst das mittlere Element und ermittelt dann die genaue Position des Elements. So können Sie es verstehen.

Der binäre Suchalgorithmus vergleicht das mittlere Element im sortierten Array, um ein Element in einem numerischen Datensatz zu finden. Daraus ergeben sich in der Regel drei Möglichkeiten. Im ersten Fall entspricht das mittlere Element dem gesuchten Schlüssel. Die zweite Wahrscheinlichkeit ist, dass sich die Position des Schlüsselelements nach dem mittleren befindet. Im letzten Fall wird das Schlüsselelement vor dem mittleren Element im sortierten Array platziert.

Wenn der Algorithmus nach demselben Element in der Mitte suchen würde, würde die Suche enden. Im zweiten und dritten Fall entscheidet der Algorithmus jedoch, ob das Schlüsselelement größer oder kleiner als das mittlere Element ist. Es durchsucht dann entsprechend die erste Hälfte oder die letzte Hälfte. Wenn das Element nicht im Datensatz vorhanden ist, zeigt der binäre Suchalgorithmus das Ergebnis „Datensatz nicht gefunden“ an.

Indem zuerst das mittlere Element überprüft wird, hilft der binäre Suchalgorithmus Zeit zu sparen. Es schränkt den Suchbereich ein, indem es entscheidet, ob das Element in der ersten oder in der zweiten Hälfte vorhanden sein wird.

Binärer Suchbaum und Suchoperation

Nachdem Sie nun den binären Suchalgorithmus kennengelernt haben, wollen wir das Konzept eines binären Suchbaums verstehen. Der binäre Suchalgorithmus unterteilt ein sortiertes Array in Teile, die die Suche einfacher und schneller machen.

Davor müssen Sie sich zunächst mit dem Konzept der Datenbäume in der Programmierung auskennen. Bäume sind hierarchische Strukturen, die Daten in Form von Knoten speichern, die durch Kanten verbunden sind. Sie können es als die Äste des Baumes betrachten. Der erste Knoten des Baums wird als übergeordneter Knoten bezeichnet, und die anderen damit verbundenen Knoten werden als untergeordnete Knoten bezeichnet.

In einem binären Suchbaum hat jeder Elternknoten maximal zwei Kindknoten. Die Bäume sind in das mittlere Datenelement, den linken untergeordneten Knoten und den rechten untergeordneten Knoten unterteilt. Es ist ein sortierter numerischer Datensatz, bei dem der Wert des linken Knotens kleiner ist als der Wert des mittleren Elements. Ebenso ist der Wert des rechten Knotens größer als der des mittleren Elements.

Der binäre Suchbaum hilft dabei, die genaue Position des gesuchten Elements zu finden. Das mittlere Element wird zuerst betrachtet. Wenn der Wert nicht mit dem erforderlichen Element übereinstimmt, checkt der Algorithmus den linken oder rechten Knoten ein. Nur der linke Knoten wird berücksichtigt, wenn der Wert des Elements kleiner als das mittlere Element ist. Wenn der Wert des Elements jedoch größer als das mittlere Element ist, müssen wir nur den rechten Knoten durchlaufen. Der linke wird verworfen.

Einschränkungen des binären Suchalgorithmus

Obwohl der binäre Suchalgorithmus mehrere Vorteile hat, gibt es auch gewisse Einschränkungen.

• Um den binären Suchalgorithmus zu implementieren, benötigen Sie ein sortiertes Array. Wenn der Datensatz nicht alphabetisch oder numerisch geordnet ist, wird es unmöglich, den binären Suchalgorithmus zu implementieren.

• Binäre Suchalgorithmen sind für kleine unsortierte Arrays nicht vorteilhaft, da sie viel Zeit zum Sortieren des Datensatzes benötigen. In solchen Fällen ist der lineare Suchalgorithmus eine praktischere Wahl.

• Binäre Suchalgorithmen geben uns möglicherweise nicht die genaue Position eines Elements als lineare Suchalgorithmen an, da sie nur einen Teil des Datensatzes durchlaufen.

Karrieremöglichkeiten nach dem Erlernen des binären Suchalgorithmus

Der binäre Suchalgorithmus in der Informatik hängt mit der Datenstruktur zusammen. Wenn Sie also einen Master of Computer Science in Data Science anstreben, können Sie folgende Berufsbilder einnehmen:

• Datentechniker oder Entwickler
• Datenmodellierungsjobs wie experimentelles Design und strukturierte Modellierung
• Datenanalyse wie maschinelles Lernen und Empfehlungssysteme

Wie kann man die praktische Anwendung binärer Suchalgorithmen lernen?

Kenntnisse über binäre Suchalgorithmen sind ein Muss, wenn Sie Karrieremöglichkeiten in der Informatik verfolgen möchten. Dafür müssen Sie einen Bachelor-Abschluss in Informatik mit hervorragenden Zeugnissen haben. Ein Master-Abschluss in Informatik verschafft Ihnen einen Vorteil, da Sie die Möglichkeit haben, sich mehr Wissen über das Thema anzueignen.

Wer einen Masterstudiengang sucht, um die Grundlagen binärer Suchalgorithmen und deren praktische Anwendung zu erlernen, kann den Studiengang Master of Science in Machine Learning & AI wählen angeboten von upGrad.

Es wird in Zusammenarbeit mit der Liverpool John Moores University angeboten, die zu den 50 besten Universitäten Großbritanniens zählt. Wenn Sie neu in der Programmierung sind, bietet upGrad auch vorbereitende Inhalte vor dem Programm, die Python, Datenvisualisierung, Datenanalyse und wichtigere Konzepte einführen.

Darüber hinaus erhalten Sie die Möglichkeit, an mehr als 12 Fallstudien und Projekten zu arbeiten. Die Schüler können auch Live-Sitzungen mit Experten und Mentoren, Peer-to-Peer-Lernmöglichkeiten und personalisierte Mentorenschaft für ihr Karrierewachstum genießen.

Fazit

Binäre Suchalgorithmen sind ein entscheidendes Konzept in der Programmierung. Wenn Sie sich für Data Science und maschinelles Lernen interessieren, lernen Sie am besten eingehend etwas über binäre und andere Suchalgorithmen, die Ihnen in Ihrer zukünftigen Karriere helfen werden. Neben theoretischem Wissen benötigen Sie auch praktisches Wissen zu diesem Thema.