Все, что вам нужно знать об учебнике и алгоритме бинарного поиска

Организации обычно имеют большие наборы данных с тысячами или миллионами элементов. Для них практически невозможно найти конкретное решение или результат в наборе данных без вмешательства ИИ. Поэтому алгоритмы поиска являются важным компонентом ИИ. Они облегчают организациям работу с огромным объемом информации и выяснение того, присутствует ли тот или иной элемент в наборе данных, и его точное положение в данных.

Алгоритмы поиска подразделяются на две основные категории: последовательный поиск и интервальный поиск. Последовательный поиск называется линейным поиском, тогда как интервальный поиск также называется бинарным поиском. При линейном поиске алгоритм последовательно проходит через каждый элемент, упомянутый в наборе данных, пока не найдет требуемый элемент. Алгоритм линейного поиска удобен при поиске в неупорядоченном наборе данных.

Поскольку алгоритм поиска проходит через каждый элемент, для получения желаемых результатов требуется время. Поэтому используется редко. Организации в основном используют алгоритм бинарного поиска. Дайте нам знать больше о том же.

Что такое алгоритм бинарного поиска?

Алгоритм бинарного поиска — это алгоритм интервального поиска, широко используемый в отсортированном массиве для определения положения определенного значения или элемента. Сортированный массив — это набор данных, в котором элементы расположены в определенном периодическом, алфавитном или числовом порядке.

Вот пример, который поможет вам лучше понять концепцию алгоритма бинарного поиска. Предположим, вам нужно найти слово в словаре. В этом случае вы можете использовать алгоритм бинарного поиска, чтобы узнать точную позицию слова, потому что слова в словаре расположены в алфавитном порядке.

Наоборот, если вы хотите найти конкретное слово в книге, в которой слова расположены в определенном порядке, вам придется использовать алгоритм линейного поиска.

Для использования алгоритма бинарного поиска набор числовых данных должен быть расположен в порядке возрастания или убывания. Если набор данных состоит из слов, они должны присутствовать в алфавитном порядке.

Приложения алгоритма бинарного поиска

Алгоритм бинарного поиска считается одним из лучших алгоритмов поиска из-за его эффективности. Ниже приведены некоторые практические применения алгоритма бинарного поиска.

1. Дерево поиска

Алгоритм бинарного поиска используется для поиска конкретной информации в больших наборах данных, таких как словари и телефонные справочники.

2. Отладка программы

Когда во время тестирования программы вы сталкиваетесь с ошибкой в ​​определенном событии, вы можете использовать алгоритм бинарного поиска и ввести диапазон, чтобы найти точную позицию ошибки, вместо того, чтобы перезапускать весь код.

3. Экономит память

XПрактическое применение бинарного дерева поиска заключается в том, что оно экономит место для хранения. Поскольку алгоритм находит разумный диапазон в наборе данных, в котором будет присутствовать элемент, он сохраняет только требуемые значения, отбрасывая другие элементы.

Как реализовать алгоритмы бинарного поиска?

Алгоритмы бинарного поиска легко реализовать. Вместо того, чтобы просматривать весь результат поиска, алгоритм сначала проверяет средний элемент, а затем переходит к выяснению точной позиции элемента. Вот как это понять.

Алгоритм бинарного поиска сравнивает средний элемент в отсортированном массиве, чтобы найти элемент в числовом наборе данных. Обычно из этого вытекают три возможности. В первом случае средний элемент соответствует искомому ключу. Вторая вероятность состоит в том, что позиция ключевого элемента находится после среднего. В последнем случае ключевой элемент помещается перед средним элементом в отсортированном массиве.

Если бы алгоритм искал тот же элемент, расположенный посередине, поиск закончился бы. Однако во втором и третьем случаях алгоритм решает, больше или меньше ключевой элемент среднего элемента. Затем он просматривает первую половину или последнюю половину соответственно. Если элемент отсутствует в наборе данных, алгоритм бинарного поиска покажет результат «набор данных не найден».

Благодаря первой проверке среднего элемента алгоритм бинарного поиска помогает сократить время. Он сокращает область поиска, решая, будет ли элемент присутствовать в первой или во второй половине.

Двоичное дерево поиска и операция поиска

Теперь, когда вы узнали об алгоритме бинарного поиска, давайте разберемся с концепцией бинарного дерева поиска. Алгоритм бинарного поиска делит отсортированный массив на части, что упрощает и ускоряет поиск.

Перед этим вы должны сначала узнать о концепции деревьев данных в программировании. Деревья — это иерархические структуры, которые хранят данные в виде узлов, соединенных ребрами. Вы можете считать это ветвями дерева. Первый узел дерева называется родительским узлом, а остальные узлы, связанные с ним, называются дочерними узлами.

В бинарном дереве поиска у каждого родителя есть не более двух дочерних узлов. Деревья делятся на средний элемент данных, левый дочерний узел и правый дочерний узел. Это отсортированный числовой набор данных, в котором значение левого узла меньше значения среднего элемента. Точно так же значение правого узла больше, чем значение среднего элемента.

Бинарное дерево поиска помогает найти точное положение искомого элемента. Средний элемент наблюдается первым. Если значение не соответствует требуемому элементу, алгоритм проверит левый или правый узел. Только левый узел будет учитываться, если значение элемента меньше среднего элемента. Однако, если значение элемента больше среднего элемента, нам нужно пройти только через правый узел. Левый будет отброшен.

Ограничения алгоритма бинарного поиска

Несмотря на то, что алгоритм бинарного поиска имеет ряд преимуществ, существуют и определенные ограничения.

• Для реализации алгоритма бинарного поиска необходимо иметь отсортированный массив. Если набор данных не организован в алфавитном или числовом порядке, реализовать алгоритм бинарного поиска становится невозможно.

• Алгоритмы бинарного поиска не подходят для небольших несортированных массивов, так как им потребуется много времени для сортировки набора данных. В таких случаях алгоритм линейного поиска является более практичным выбором.

• Алгоритмы бинарного поиска могут не сказать нам точное положение элемента, как алгоритм линейного поиска, потому что он проходит только через одну часть набора данных.

Карьерные возможности после изучения алгоритма бинарного поиска

Алгоритм бинарного поиска в информатике связан со структурой данных. Поэтому, если вы хотите получить степень магистра компьютерных наук в области науки о данных, вы можете занять следующие карьерные должности:

• Дата-инженер или разработчик
• Задания по моделированию данных, такие как экспериментальный дизайн и структурное моделирование
• Аналитика данных, такая как машинное обучение и рекомендательные системы

Как научиться практическому применению алгоритмов бинарного поиска?

Знание алгоритмов двоичного поиска является обязательным, если вы хотите использовать возможности карьерного роста в области компьютерных наук. Для этого у вас должна быть степень бакалавра компьютерных наук с отличными полномочиями. Степень магистра в области компьютерных наук дает вам преимущество, поскольку вы получаете возможность получить больше знаний по этому вопросу.

Любой, кто ищет магистерский курс для изучения основ алгоритмов бинарного поиска и их практического применения, может пройти курс магистра наук в области машинного обучения и искусственного интеллекта. предлагает upGrad.

Он предлагается совместно с Ливерпульским университетом Джона Мура, который входит в число 50 лучших университетов Великобритании. Если вы новичок в программировании, upGrad также предлагает материалы для подготовки к программе, знакомящие с Python, визуализацией данных, анализом данных и другими важными понятиями.

В дополнение к этому у вас также будет возможность поработать над более чем 12 кейсами и проектами. Студенты также могут посещать живые занятия с экспертами и наставниками, получать возможности для обучения по принципу «равный-равному» и индивидуальное наставничество для своего карьерного роста.

Заключение

Алгоритмы бинарного поиска — важная концепция в программировании. Если вы интересуетесь наукой о данных и машинным обучением, лучше всего подробно изучить бинарные и другие алгоритмы поиска, которые помогут вам в будущей карьере. Наряду с теоретическими знаниями вам понадобятся и практические знания по этой теме.