Tutto ciò che devi sapere sull'esercitazione e sull'algoritmo di ricerca binaria

Le organizzazioni di solito dispongono di set di dati di grandi dimensioni con migliaia o milioni di elementi. È praticamente impossibile per loro trovare una soluzione o un risultato specifico all'interno di un set di dati senza l'intervento dell'IA. Pertanto, gli algoritmi di ricerca costituiscono una componente essenziale nell'IA. Consentono alle organizzazioni di esaminare una grande quantità di informazioni e scoprire se un particolare elemento è presente in un set di dati e la sua esatta posizione dei dati.

Gli algoritmi di ricerca sono classificati in due categorie principali, vale a dire, ricerca sequenziale e ricerca a intervalli. La ricerca sequenziale viene definita ricerca lineare, mentre la ricerca a intervalli è anche chiamata ricerca binaria. Nella ricerca lineare, l'algoritmo passa in serie attraverso ogni elemento menzionato nel set di dati fino a trovare l'elemento richiesto. L'algoritmo di ricerca lineare è utile nella ricerca in un set di dati che non è organizzato.

Poiché l'algoritmo di ricerca esamina ogni elemento, ci vuole tempo per produrre i risultati desiderati. Pertanto, è usato raramente. Le organizzazioni utilizzano principalmente l'algoritmo di ricerca binaria. Facci sapere di più sullo stesso.

Che cos'è l'algoritmo di ricerca binaria?

Un algoritmo di ricerca binaria è un algoritmo di ricerca a intervalli ampiamente utilizzato in una matrice ordinata per determinare la posizione di un particolare valore o elemento. Una matrice ordinata è un set di dati in cui gli elementi sono disposti in uno specifico ordine periodico, alfabetico o numerico.

Ecco un esempio per aiutarti a comprendere meglio il concetto di algoritmo di ricerca binaria. Supponiamo di dover trovare una parola in un dizionario. In tal caso, puoi utilizzare l'algoritmo di ricerca binaria per scoprire la posizione esatta della parola perché le parole in un dizionario sono disposte in ordine alfabetico.

Al contrario, se vuoi trovare una parola particolare in un libro in cui le parole sono disposte in ordine, dovrai utilizzare l'algoritmo di ricerca lineare.

Un set di dati numerico deve essere disposto in modo crescente o decrescente per utilizzare l'algoritmo di ricerca binaria. Se il dataset è composto da parole, queste dovrebbero essere presenti in ordine alfabetico.

Applicazioni dell'algoritmo di ricerca binaria

L'algoritmo di ricerca binaria è considerato uno dei migliori algoritmi di ricerca per la sua efficienza. Di seguito sono riportate alcune delle applicazioni pratiche dell'algoritmo di ricerca binaria.

1. Cerca nell'albero

L'algoritmo di ricerca binaria viene utilizzato per trovare informazioni specifiche da grandi set di dati come dizionari ed elenchi telefonici.

2. Debug di un programma

Durante il test di un programma, quando ti imbatti in un bug in un particolare evento, puoi utilizzare l'algoritmo di ricerca binaria e inserire un intervallo per trovare la posizione esatta del bug invece di eseguire nuovamente l'intero codice.

3. Risparmia memoria

XUn'applicazione pratica dell'albero di ricerca binario è che consente di risparmiare spazio di archiviazione. Poiché l'algoritmo trova un intervallo ragionevole all'interno di un set di dati all'interno del quale sarà presente un elemento, mantiene solo i valori richiesti mentre scarta gli altri elementi.

Come implementare algoritmi di ricerca binari?

Gli algoritmi di ricerca binaria sono facili da implementare. Invece di esaminare l'intero risultato della ricerca, l'algoritmo prima controlla l'elemento centrale e poi procede a scoprire la posizione esatta dell'elemento. Ecco come puoi capirlo.

L'algoritmo di ricerca binaria confronta l'elemento centrale nell'array ordinato per trovare un elemento in un set di dati numerico. Di solito ci sono tre possibilità che ne derivano. Nel primo caso, l'elemento centrale corrisponde alla chiave che si sta cercando. La seconda probabilità è che la posizione dell'elemento chiave si trovi dopo quella centrale. Nell'ultimo caso, l'elemento chiave viene posizionato prima dell'elemento centrale nell'array ordinato.

Se l'algoritmo stesse cercando lo stesso elemento posizionato al centro, la ricerca sarebbe terminata. Tuttavia, nel secondo e nel terzo caso, l'algoritmo decide se l'elemento chiave è maggiore o minore dell'elemento centrale. Quindi cerca nella prima metà o nell'ultima metà di conseguenza. Se l'elemento non è presente nel set di dati, l'algoritmo di ricerca binaria mostrerà il risultato "set di dati non trovato".

Controllando prima l'elemento centrale, l'algoritmo di ricerca binaria aiuta a ridurre i tempi. Riduce l'area di ricerca decidendo se l'elemento sarà presente nella prima o nella seconda metà.

Albero di ricerca binaria e operazione di ricerca

Ora che hai appreso l'algoritmo di ricerca binaria, facci capire il concetto di albero di ricerca binario. L'algoritmo di ricerca binaria divide un array ordinato in parti che rendono la ricerca più facile e veloce.

Prima di ciò, devi prima conoscere il concetto di alberi di dati nella programmazione. Gli alberi sono strutture gerarchiche che memorizzano i dati sotto forma di nodi collegati tramite bordi. Puoi considerarlo come i rami dell'albero. Il primo nodo dell'albero è chiamato nodo padre e gli altri nodi ad esso collegati sono indicati come nodi figlio.

In un albero di ricerca binario, ogni genitore ha un massimo di due nodi figli. Gli alberi sono divisi nell'elemento dati centrale, il nodo figlio sinistro e il nodo figlio destro. È un set di dati numerico ordinato in cui il valore del nodo sinistro è inferiore al valore dell'elemento centrale. Allo stesso modo, il valore del nodo destro è maggiore dell'elemento centrale.

L'albero di ricerca binario aiuta a trovare la posizione esatta dell'elemento richiesto. L'elemento centrale viene osservato per primo. Se il valore non corrisponde all'elemento richiesto, l'algoritmo verificherà il nodo sinistro o destro. Verrà considerato solo il nodo sinistro se il valore dell'elemento è inferiore all'elemento centrale. Tuttavia, se il valore dell'elemento è maggiore dell'elemento centrale, dobbiamo passare solo attraverso il nodo giusto. Quello sinistro verrà scartato.

Limitazioni dell'algoritmo di ricerca binaria

Anche se l'algoritmo di ricerca binaria presenta diversi vantaggi, ci sono anche alcune limitazioni.

• Per implementare l'algoritmo di ricerca binaria, è necessario disporre di un array ordinato. Se il set di dati non è disposto in ordine alfabetico o numerico, diventa impossibile implementare l'algoritmo di ricerca binaria.

• Gli algoritmi di ricerca binaria non sono utili per piccoli array non ordinati poiché richiedono molto tempo per ordinare il set di dati. In questi casi, l'algoritmo di ricerca lineare è una scelta più pratica.

• Gli algoritmi di ricerca binaria potrebbero non dirci la posizione esatta di un elemento come algoritmo di ricerca lineare perché passa solo attraverso una parte del set di dati.

Opportunità di carriera dopo aver appreso l'algoritmo di ricerca binaria

L'algoritmo di ricerca binaria in informatica è correlato alla struttura dei dati. Pertanto, se persegui un master in informatica in data science, puoi assumere i seguenti ruoli professionali:

• Ingegnere o sviluppatore di dati
• Lavori di modellazione dei dati come la progettazione sperimentale e la modellazione strutturata
• Analisi dei dati come machine learning e sistemi di raccomandazione

Come puoi imparare l'applicazione pratica degli algoritmi di ricerca binari?

La conoscenza degli algoritmi di ricerca binaria è un must se vuoi perseguire opportunità di carriera nell'informatica. Per questo è necessario possedere una laurea in informatica con ottime credenziali. Un master in informatica ti dà un vantaggio poiché hai la possibilità di acquisire maggiori conoscenze sull'argomento.

Chiunque cerchi un master per apprendere i fondamenti degli algoritmi di ricerca binaria e la loro applicazione pratica può frequentare il corso di Laurea Magistrale in Machine Learning & AI offerto da upGrad.

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Oltre a questo, avrai anche la possibilità di lavorare su più di 12 casi di studio e progetti. Gli studenti possono anche godersi sessioni dal vivo con esperti e mentori, opportunità di apprendimento peer-to-peer e tutoraggio personalizzato per la loro crescita professionale.

Conclusione

Gli algoritmi di ricerca binaria sono un concetto cruciale nella programmazione. Se sei interessato alla scienza dei dati e all'apprendimento automatico, è meglio conoscere in modo approfondito gli algoritmi di ricerca binari e di altro tipo che ti aiuteranno nella tua carriera futura. Oltre alle conoscenze teoriche, avrai bisogno anche di una conoscenza pratica di questo argomento.