Todo lo que necesita saber sobre el algoritmo y el tutorial de búsqueda binaria

Las organizaciones suelen tener grandes conjuntos de datos con miles o millones de elementos. Es prácticamente imposible para ellos encontrar una solución o resultado específico dentro de un conjunto de datos sin la intervención de la IA. Por lo tanto, los algoritmos de búsqueda forman un componente esencial en la IA. Facilitan que las organizaciones revisen una gran cantidad de información y descubran si un elemento en particular está presente en un conjunto de datos y su posición exacta.

Los algoritmos de búsqueda se clasifican en dos categorías principales, a saber, búsqueda secuencial y búsqueda por intervalos. La búsqueda secuencial se denomina búsqueda lineal, mientras que la búsqueda por intervalos también se denomina búsqueda binaria. En la búsqueda lineal, el algoritmo recorre en serie cada elemento mencionado en el conjunto de datos hasta que encuentra el elemento requerido. El algoritmo de búsqueda lineal es beneficioso para buscar en un conjunto de datos que no está organizado.

Dado que el algoritmo de búsqueda pasa por todos los elementos, se necesita tiempo para producir los resultados deseados. Por lo tanto, rara vez se usa. Las organizaciones utilizan principalmente el algoritmo de búsqueda binaria. Háganos saber más sobre el mismo.

¿Qué es el algoritmo de búsqueda binaria?

Un algoritmo de búsqueda binaria es un algoritmo de búsqueda de intervalos ampliamente utilizado en una matriz ordenada para determinar la posición de un valor o elemento en particular. Una matriz ordenada es un conjunto de datos en el que los elementos se organizan en un orden periódico, alfabético o numérico específico.

Aquí hay un ejemplo para ayudarlo a comprender mejor el concepto del algoritmo de búsqueda binaria. Suponga que necesita encontrar una palabra en un diccionario. En ese caso, puede usar el algoritmo de búsqueda binaria para averiguar la posición exacta de la palabra porque las palabras en un diccionario están ordenadas alfabéticamente.

Por el contrario, si desea encontrar una palabra en particular en un libro en el que las palabras están ordenadas, deberá utilizar el algoritmo de búsqueda lineal.

Un conjunto de datos numérico debe organizarse de manera ascendente o descendente para utilizar el algoritmo de búsqueda binaria. Si el conjunto de datos consta de palabras, deben estar presentes en orden alfabético.

Aplicaciones del algoritmo de búsqueda binaria

El algoritmo de búsqueda binaria se considera uno de los mejores algoritmos de búsqueda debido a su eficiencia. A continuación se presentan algunas de las aplicaciones prácticas del algoritmo de búsqueda binaria.

1. Árbol de búsqueda

El algoritmo de búsqueda binaria se utiliza para encontrar información específica de grandes conjuntos de datos como diccionarios y directorios telefónicos.

2. Depuración de un programa

Mientras prueba un programa, cuando encuentra un error en un evento en particular, puede usar el algoritmo de búsqueda binaria e ingresar un rango para encontrar la posición exacta del error en lugar de volver a ejecutar todo el código.

3. Ahorra memoria

X Una aplicación práctica del árbol de búsqueda binaria es que ahorra espacio de almacenamiento. Dado que el algoritmo encuentra un rango razonable dentro de un conjunto de datos dentro del cual estará presente un elemento, conserva solo los valores requeridos mientras descarta los otros elementos.

¿Cómo implementar algoritmos de búsqueda binaria?

Los algoritmos de búsqueda binaria son fáciles de implementar. En lugar de revisar todo el resultado de la búsqueda, el algoritmo primero verifica el elemento central y luego procede a averiguar la posición exacta del elemento. Así es como puedes entenderlo.

El algoritmo de búsqueda binaria compara el elemento central en la matriz ordenada para encontrar un elemento en un conjunto de datos numérico. Por lo general, hay tres posibilidades que surgen de esto. En el primer caso, el elemento central coincide con la clave que se busca. La segunda probabilidad es que la posición del elemento clave se encuentre después del medio. En el último caso, el elemento clave se coloca antes del elemento central en la matriz ordenada.

Si el algoritmo estuviera buscando el mismo elemento colocado en el medio, la búsqueda terminaría. Sin embargo, en el segundo y tercer caso, el algoritmo decide si el elemento clave es mayor o menor que el elemento central. Luego busca a través de la primera mitad o la última mitad según corresponda. Si el elemento no está presente en el conjunto de datos, el algoritmo de búsqueda binaria mostrará el resultado 'conjunto de datos no encontrado'.

Al verificar primero el elemento central, el algoritmo de búsqueda binaria ayuda a reducir el tiempo. Reduce el área de búsqueda al decidir si el elemento estará presente en la primera o en la segunda mitad.

Árbol de búsqueda binaria y operación de búsqueda

Ahora que ha aprendido sobre el algoritmo de búsqueda binaria, comprendamos el concepto de un árbol de búsqueda binaria. El algoritmo de búsqueda binaria divide una matriz ordenada en partes que hacen que la búsqueda sea más fácil y rápida.

Antes de eso, primero debe conocer el concepto de árboles de datos en programación. Los árboles son estructuras jerárquicas que almacenan datos en forma de nodos conectados a través de bordes. Puedes considerarlo como las ramas del árbol. El primer nodo del árbol se denomina nodo principal y los otros nodos conectados a él se denominan nodos secundarios.

En un árbol de búsqueda binario, cada padre tiene un máximo de dos nodos secundarios. Los árboles se dividen en el elemento de datos central, el nodo secundario izquierdo y el nodo secundario derecho. Es un conjunto de datos numérico ordenado en el que el valor del nodo izquierdo es menor que el valor del elemento central. De manera similar, el valor del nodo derecho es mayor que el del medio.

El árbol de búsqueda binaria ayuda a encontrar la posición exacta del elemento requerido. El elemento medio se observa primero. Si el valor no coincide con el elemento requerido, el algoritmo verificará en el nodo izquierdo o derecho. Solo se considerará el nodo izquierdo si el valor del elemento es menor que el elemento del medio. Sin embargo, si el valor del elemento es mayor que el elemento del medio, solo debemos pasar por el nodo derecho. El izquierdo será descartado.

Limitaciones del algoritmo de búsqueda binaria

Aunque el algoritmo de búsqueda binaria tiene varias ventajas, también existen ciertas limitaciones.

• Para implementar el algoritmo de búsqueda binaria, debe tener una matriz ordenada. Si el conjunto de datos no está ordenado alfabética o numéricamente, se vuelve imposible implementar el algoritmo de búsqueda binaria.

• Los algoritmos de búsqueda binaria no son beneficiosos para matrices pequeñas sin ordenar, ya que requerirán mucho tiempo para ordenar el conjunto de datos. En tales casos, el algoritmo de búsqueda lineal es una opción más práctica.

• Es posible que los algoritmos de búsqueda binaria no nos digan la posición exacta de un elemento como un algoritmo de búsqueda lineal porque solo pasa por una parte del conjunto de datos.

Oportunidades profesionales después de aprender el algoritmo de búsqueda binaria

El algoritmo de búsqueda binaria en informática está relacionado con la estructura de datos. Por lo tanto, si realiza una maestría en informática en ciencia de datos, puede asumir los siguientes roles profesionales:

• Ingeniero de datos o desarrollador
• Trabajos de modelado de datos como diseño experimental y modelado estructurado
• Análisis de datos como aprendizaje automático y sistemas de recomendación.

¿Cómo puede aprender la aplicación práctica de los algoritmos de búsqueda binaria?

El conocimiento de los algoritmos de búsqueda binaria es imprescindible si desea buscar oportunidades profesionales en informática. Para esto, debe tener una licenciatura en informática con excelentes credenciales. Una maestría en ciencias de la computación le brinda una ventaja a medida que tiene la oportunidad de adquirir más conocimientos sobre el tema.

Cualquiera que busque un curso de maestría para aprender los fundamentos de los algoritmos de búsqueda binaria y su aplicación práctica puede optar por el curso de Maestría en Ciencias en Aprendizaje Automático e IA. ofrecido por upGrad.

Se ofrece en asociación con la Universidad John Moores de Liverpool, clasificada entre una de las 50 mejores universidades del Reino Unido. Si es nuevo en la programación, upGrad también ofrece contenido preparatorio previo al programa que presenta Python, visualización de datos, análisis de datos y otros conceptos cruciales.

Además de esto, también tendrá la oportunidad de trabajar en más de 12 estudios de casos y proyectos. Los estudiantes también pueden disfrutar de sesiones en vivo con expertos y mentores, oportunidades de aprendizaje entre pares y tutoría personalizada para el crecimiento de su carrera.

Conclusión

Los algoritmos de búsqueda binaria son un concepto crucial en la programación. Si está interesado en la ciencia de datos y el aprendizaje automático, es mejor aprender en profundidad sobre los algoritmos de búsqueda binarios y otros que lo ayudarán en su carrera profesional. Junto con los conocimientos teóricos, también necesitará conocimientos prácticos sobre este tema.