Tot ce trebuie să știți despre tutorial și algoritm de căutare binară

Organizațiile au de obicei seturi mari de date cu mii sau milioane de elemente. Este practic imposibil pentru ei să găsească o soluție specifică sau un rezultat într-un set de date fără intervenția AI. Prin urmare, algoritmii de căutare formează o componentă esențială în AI. Ele fac mai ușor pentru organizații să parcurgă o cantitate mare de informații și să afle dacă un anumit element este prezent într-un set de date și poziția exactă a datelor.

Algoritmii de căutare sunt clasificați în două categorii principale, și anume, căutare secvențială și căutare pe intervale. Căutarea secvenţială este denumită căutare liniară, în timp ce căutarea pe intervale este numită şi căutare binară. În căutarea liniară, algoritmul trece în serie prin fiecare element menționat în setul de date până găsește elementul necesar. Algoritmul de căutare liniară este benefic în căutarea printr-un set de date care nu este aranjat.

Deoarece algoritmul de căutare trece prin fiecare articol, este nevoie de timp pentru a produce rezultatele dorite. Prin urmare, este rar folosit. Organizațiile folosesc în mare parte algoritmul de căutare binar. Spune-ne mai multe despre același lucru.

Ce este algoritmul de căutare binar?

Un algoritm de căutare binar este un algoritm de căutare pe interval utilizat pe scară largă într-o matrice sortată pentru a determina poziția unei anumite valori sau element. O matrice sortată este un set de date în care elementele sunt aranjate într-o anumită ordine periodică, alfabetică sau numerică.

Iată un exemplu pentru a vă ajuta să înțelegeți mai bine conceptul de algoritm de căutare binar. Să presupunem că trebuie să găsiți un cuvânt într-un dicționar. În acest caz, puteți utiliza algoritmul de căutare binar pentru a afla poziția exactă a cuvântului, deoarece cuvintele dintr-un dicționar sunt aranjate în ordine alfabetică.

Dimpotrivă, dacă doriți să găsiți un anumit cuvânt într-o carte în care cuvintele sunt aranjate într-o ordine, va trebui să utilizați algoritmul de căutare liniară.

Un set de date numerice trebuie aranjat într-o manieră ascendentă sau descendentă pentru a utiliza algoritmul de căutare binar. Dacă setul de date este format din cuvinte, acestea ar trebui să fie prezente în aranjament alfabetic.

Aplicații ale algoritmului de căutare binar

Algoritmul de căutare binar este considerat unul dintre cei mai buni algoritmi de căutare datorită eficienței sale. Mai jos sunt câteva dintre aplicațiile practice ale algoritmului de căutare binar.

1. Căutați Arborele

Algoritmul de căutare binar este utilizat pentru a găsi informații specifice din seturi mari de date, cum ar fi dicționare și directoare telefonice.

2. Depanarea unui program

În timp ce testați un program, când întâlniți o eroare la un anumit eveniment, puteți utiliza algoritmul de căutare binar și puteți introduce un interval pentru a găsi poziția exactă a erorii în loc să rulați din nou întregul cod.

3. Salvează memorie

O aplicație practică a arborelui de căutare binar este că economisește spațiu de stocare. Deoarece algoritmul găsește un interval rezonabil într-un set de date în care va fi prezent un element, păstrează doar valorile necesare în timp ce elimină celelalte elemente.

Cum se implementează algoritmii binari de căutare?

Algoritmii binari de căutare sunt ușor de implementat. În loc să parcurgă întregul rezultat al căutării, algoritmul verifică mai întâi elementul din mijloc și apoi continuă să afle poziția exactă a elementului. Iată cum o poți înțelege.

Algoritmul de căutare binar compară elementul din mijloc din tabloul sortat pentru a găsi un element dintr-un set de date numerice. De obicei, există trei posibilități care decurg din aceasta. În primul caz, elementul din mijloc se potrivește cu cheia care este căutată. A doua probabilitate este ca poziția elementului cheie să fie situată după cel din mijloc. În ultimul caz, elementul cheie este plasat înaintea elementului din mijloc în tabloul sortat.

Dacă algoritmul căuta același element poziționat în mijloc, căutarea s-ar fi încheiat. Cu toate acestea, în al doilea și al treilea caz, algoritmul decide dacă elementul cheie este mai mare sau mai mic decât elementul din mijloc. Apoi caută în prima jumătate sau ultima jumătate în consecință. Dacă elementul nu este prezent în setul de date, algoritmul de căutare binar va afișa rezultatul „setul de date nu a fost găsit”.

Prin verificarea mai întâi a elementului din mijloc, algoritmul de căutare binar ajută la reducerea timpului. Reduce zona de căutare decidând dacă elementul va fi prezent în prima sau a doua jumătate.

Arborele de căutare binar și operația de căutare

Acum că ați învățat despre algoritmul de căutare binar, permiteți-ne să înțelegem conceptul de arbore de căutare binar. Algoritmul de căutare binar împarte o matrice sortată în părți care fac căutarea mai ușoară și mai rapidă.

Înainte de asta, trebuie să cunoașteți mai întâi conceptul de arbori de date în programare. Arborii sunt structuri ierarhice care stochează date sub formă de noduri conectate prin margini. Îl poți considera ca fiind ramurile copacului. Primul nod al arborelui este numit nod părinte, iar celelalte noduri conectate la acesta sunt denumite noduri copil.

Într-un arbore de căutare binar, fiecare părinte are maximum două noduri copil. Arborii sunt împărțiți în elementul de date din mijloc, nodul copil din stânga și nodul copil din dreapta. Este un set de date numerice sortate în care valoarea nodului din stânga este mai mică decât valoarea elementului din mijloc. În mod similar, valoarea nodului drept este mai mare decât elementul din mijloc.

Arborele de căutare binar ajută la găsirea poziției exacte a elementului necesar. Elementul de mijloc este observat mai întâi. Dacă valoarea nu se potrivește cu elementul cerut, algoritmul va verifica în nodul din stânga sau din dreapta. Doar nodul din stânga va fi luat în considerare dacă valoarea articolului este mai mică decât elementul din mijloc. Cu toate acestea, dacă valoarea elementului este mai mare decât elementul din mijloc, trebuie să trecem doar prin nodul din dreapta. Cel din stânga va fi aruncat.

Limitări ale algoritmului de căutare binar

Chiar dacă algoritmul de căutare binar are mai multe avantaje, există și anumite limitări.

• Pentru a implementa algoritmul de căutare binar, trebuie să aveți o matrice sortată. Dacă setul de date nu este aranjat alfabetic sau numeric, devine imposibilă implementarea algoritmului de căutare binar.

• Algoritmii binari de căutare nu sunt folositori pentru matricele mici nesortate, deoarece vor necesita mult timp pentru sortarea setului de date. În astfel de cazuri, algoritmul de căutare liniară este o alegere mai practică.

• Este posibil ca algoritmii de căutare binari să nu ne spună poziția exactă a unui element ca algoritm de căutare liniară, deoarece trece doar printr-o parte a setului de date.

Oportunități de carieră după învățarea algoritmului de căutare binar

Algoritmul de căutare binar în informatică este legat de structura datelor. Prin urmare, dacă urmați un master în informatică în știința datelor, puteți ocupa următoarele roluri în carieră:

• Inginer de date sau dezvoltator
• Lucrări de modelare a datelor, cum ar fi proiectarea experimentală și modelarea structurată
• Analiza datelor, cum ar fi învățarea automată și sistemele de recomandare

Cum puteți învăța aplicația practică a algoritmilor binari de căutare?

Cunoașterea algoritmilor binari de căutare este obligatorie dacă doriți să urmăriți oportunități de carieră în informatică. Pentru aceasta, trebuie să aveți o diplomă de licență în informatică cu acreditări excelente. O diplomă de master în informatică vă oferă un avantaj pe măsură ce aveți șansa de a obține mai multe cunoștințe despre subiect.

Oricine caută un curs de master pentru a învăța elementele fundamentale ale algoritmilor de căutare binari și aplicarea lor practică poate merge la cursul de Master în învățare automată și AI oferit de upGrad.

Este oferit în asociere cu Universitatea Liverpool John Moores, clasată printre primele 50 de universități din Marea Britanie. Dacă sunteți nou în programare, upGrad oferă, de asemenea, conținut pregătitor înainte de program, care introduce Python, vizualizarea datelor, analiza datelor și concepte mai importante.

În plus, veți avea șansa de a lucra la mai mult de 12 studii de caz și proiecte. De asemenea, studenții se pot bucura de sesiuni live cu experți și mentori, oportunități de învățare de la egal la egal și mentorat personalizat pentru dezvoltarea carierei lor.

Concluzie

Algoritmii binari de căutare sunt un concept crucial în programare. Dacă sunteți interesat de știința datelor și de învățarea automată, cel mai bine este să aflați în profunzime despre algoritmii binari și alți algoritmi de căutare care vă vor ajuta în cariera dumneavoastră. Pe lângă cunoștințele teoretice, veți avea nevoie și de cunoștințe practice despre acest subiect.