ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับบทช่วยสอนการค้นหาไบนารีและอัลกอริทึม

องค์กรมักจะมีชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีองค์ประกอบนับพันหรือล้าน แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับพวกเขาที่จะค้นหาวิธีแก้ปัญหาเฉพาะหรือผลลัพธ์ภายในชุดข้อมูลโดยปราศจากการแทรกแซงของ AI ดังนั้นการค้นหาอัลกอริธึมจึงเป็นองค์ประกอบสำคัญใน AI ช่วยให้องค์กรเข้าถึงข้อมูลจำนวนมหาศาลได้ง่ายขึ้น และค้นหาว่ามีองค์ประกอบเฉพาะในชุดข้อมูลและตำแหน่งข้อมูลที่แน่นอนหรือไม่

อัลกอริธึมการค้นหาแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ การค้นหาตามลำดับและการค้นหาตามช่วงเวลา การค้นหาตามลำดับเรียกว่าการค้นหาเชิงเส้นในขณะที่การค้นหาตามช่วงเวลาเรียกว่าการค้นหาแบบไบนารี ในการค้นหาเชิงเส้น อัลกอริธึมจะทำงานตามลำดับผ่านแต่ละรายการที่กล่าวถึงในชุดข้อมูลจนกว่าจะพบองค์ประกอบที่ต้องการ อัลกอริธึมการค้นหาเชิงเส้นมีประโยชน์ในการค้นหาผ่านชุดข้อมูลที่ไม่ได้จัดเรียง

เนื่องจากอัลกอริธึมการค้นหาผ่านทุกรายการ จึงต้องใช้เวลาในการสร้างผลลัพธ์ที่ต้องการ ดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้ องค์กรส่วนใหญ่ใช้อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารี แจ้งให้เราทราบเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องเดียวกัน

อัลกอริทึมการค้นหาไบนารีคืออะไร

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีคืออัลกอริธึมการค้นหาตามช่วงเวลาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาร์เรย์ที่จัดเรียงเพื่อกำหนดตำแหน่งของค่าหรือองค์ประกอบเฉพาะ อาร์เรย์ที่จัดเรียงเป็นชุดข้อมูลที่องค์ประกอบต่างๆ ถูกจัดเรียงตามลำดับตัวอักษรหรือตัวเลขตามระยะที่กำหนด

นี่คือตัวอย่างที่จะช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดของอัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีได้ดีขึ้น สมมติว่าคุณจำเป็นต้องค้นหาคำในพจนานุกรม ในกรณีนั้น คุณสามารถใช้อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีเพื่อค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของคำนั้น เนื่องจากคำในพจนานุกรมจะเรียงตามลำดับตัวอักษร

ในทางตรงกันข้าม หากคุณต้องการค้นหาคำเฉพาะในหนังสือที่มีการจัดเรียงคำตามลำดับ คุณจะต้องใช้อัลกอริธึมการค้นหาเชิงเส้น

ชุดข้อมูลตัวเลขควรจัดเรียงในลักษณะจากน้อยไปมากหรือมากไปหาน้อยเพื่อใช้อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารี หากชุดข้อมูลประกอบด้วยคำ ก็ควรอยู่ในการจัดเรียงตามตัวอักษร

แอพพลิเคชั่นของ Binary Search Algorithm

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีถือเป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการค้นหาที่ดีที่สุดเนื่องจากมีประสิทธิภาพ ต่อไปนี้เป็นแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงของอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารี

1. ค้นหาต้นไม้

อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีใช้เพื่อค้นหาข้อมูลเฉพาะจากชุดข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น พจนานุกรมและไดเรกทอรีโทรศัพท์

2. การดีบักโปรแกรม

ขณะทดสอบโปรแกรม เมื่อคุณพบจุดบกพร่องในเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่ง คุณสามารถใช้อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีและป้อนช่วงเพื่อค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของจุดบกพร่อง แทนที่จะเรียกใช้โค้ดทั้งหมดซ้ำ

3. บันทึกหน่วยความจำ

การใช้งานจริงของ XA ของแผนผังการค้นหาแบบไบนารีคือช่วยประหยัดพื้นที่จัดเก็บ เนื่องจากอัลกอริธึมค้นหาช่วงที่เหมาะสมภายในชุดข้อมูลซึ่งองค์ประกอบนั้นจะมีอยู่ มันจึงเก็บเฉพาะค่าที่จำเป็นในขณะที่ละทิ้งองค์ประกอบอื่นๆ

วิธีการใช้อัลกอริทึมการค้นหาไบนารี?

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีนั้นง่ายต่อการใช้งาน แทนที่จะดูผลการค้นหาทั้งหมด อัลกอริธึมจะตรวจสอบองค์ประกอบตรงกลางก่อน จากนั้นจึงค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนขององค์ประกอบ นี่คือวิธีที่คุณสามารถเข้าใจได้

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีจะเปรียบเทียบองค์ประกอบตรงกลางในอาร์เรย์ที่จัดเรียงเพื่อค้นหาองค์ประกอบในชุดข้อมูลที่เป็นตัวเลข มักจะมีความเป็นไปได้สามอย่างที่เกิดขึ้นจากสิ่งนี้ ในกรณีแรก องค์ประกอบตรงกลางตรงกับคีย์ที่กำลังค้นหา ความน่าจะเป็นที่สองคือตำแหน่งขององค์ประกอบหลักอยู่หลังตำแหน่งตรงกลาง ในกรณีสุดท้าย องค์ประกอบหลักจะถูกวางไว้ก่อนองค์ประกอบกลางในอาร์เรย์ที่จัดเรียง

หากอัลกอริทึมกำลังค้นหาองค์ประกอบเดียวกันที่อยู่ตรงกลาง การค้นหาจะสิ้นสุดลง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่สองและสาม อัลกอริธึมตัดสินว่าองค์ประกอบหลักมากกว่าหรือเล็กกว่าองค์ประกอบตรงกลาง จากนั้นจะค้นหาในครึ่งแรกหรือครึ่งหลังตามลำดับ หากไม่มีองค์ประกอบในชุดข้อมูล อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีจะแสดงผลลัพธ์ 'ไม่พบชุดข้อมูล'

อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีช่วยลดเวลาโดยการตรวจสอบองค์ประกอบตรงกลางก่อน มันลดพื้นที่การค้นหาโดยตัดสินใจว่าองค์ประกอบนั้นจะปรากฏในช่วงครึ่งแรกหรือครึ่งหลัง

แผนผังการค้นหาแบบไบนารีและการดำเนินการค้นหา

ตอนนี้คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีแล้ว ให้เราเข้าใจแนวคิดของแผนผังการค้นหาแบบไบนารี อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีแบ่งอาร์เรย์ที่เรียงลำดับออกเป็นส่วนๆ ที่ทำให้การค้นหาง่ายและรวดเร็วขึ้น

ก่อนหน้านั้น คุณต้องรู้เกี่ยวกับแนวคิดของแผนผังข้อมูลในการเขียนโปรแกรมก่อน ต้นไม้เป็นโครงสร้างแบบลำดับชั้นที่เก็บข้อมูลในรูปแบบของโหนดที่เชื่อมต่อผ่านขอบ คุณสามารถถือได้ว่าเป็นกิ่งก้านของต้นไม้ โหนดแรกของทรีเรียกว่าโหนดหลักและโหนดอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อจะเรียกว่าโหนดย่อย

ในแผนผังการค้นหาแบบไบนารี พาเรนต์แต่ละพาเรนต์มีโหนดย่อยสูงสุดสองโหนด ต้นไม้ถูกแบ่งออกเป็นรายการข้อมูลตรงกลาง โหนดย่อยด้านซ้าย และโหนดย่อยด้านขวา เป็นชุดข้อมูลตัวเลขที่จัดเรียงโดยที่ค่าของโหนดด้านซ้ายน้อยกว่าค่าขององค์ประกอบตรงกลาง ในทำนองเดียวกัน ค่าของโหนดทางขวาจะมากกว่าองค์ประกอบตรงกลาง

โครงสร้างการค้นหาแบบไบนารีช่วยในการค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนขององค์ประกอบที่ต้องการ สังเกตองค์ประกอบตรงกลางก่อน หากค่าไม่ตรงกับองค์ประกอบที่ต้องการ อัลกอริทึมจะตรวจสอบในโหนดด้านซ้ายหรือด้านขวา ระบบจะพิจารณาเฉพาะโหนดด้านซ้ายหากมูลค่าของรายการน้อยกว่าองค์ประกอบตรงกลาง อย่างไรก็ตาม หากค่าขององค์ประกอบมากกว่าองค์ประกอบตรงกลาง เราต้องผ่านโหนดที่ถูกต้องเท่านั้น อันซ้ายจะถูกทิ้ง

ข้อจำกัดของอัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารี

แม้ว่าอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการเช่นกัน

• ในการใช้อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารี คุณต้องมีอาร์เรย์ที่เรียงลำดับ หากชุดข้อมูลไม่ได้จัดเรียงตามตัวอักษรหรือตัวเลข จะไม่สามารถนำอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีไปใช้

• อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีไม่เป็นประโยชน์สำหรับอาร์เรย์ที่ไม่ได้เรียงลำดับขนาดเล็ก เนื่องจากจะต้องใช้เวลามากในการจัดเรียงชุดข้อมูล ในกรณีเช่นนี้ อัลกอริธึมการค้นหาเชิงเส้นเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงมากกว่า

• อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีอาจไม่บอกเราถึงตำแหน่งที่แน่นอนขององค์ประกอบเป็นอัลกอริธึมการค้นหาเชิงเส้นเพราะมันจะผ่านเพียงส่วนหนึ่งของชุดข้อมูลเท่านั้น

โอกาสในการทำงานหลังจากเรียนรู้อัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารี

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีในวิทยาการคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องกับโครงสร้างข้อมูล ดังนั้น หากคุณศึกษาระดับปริญญาโทด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ในสาขาวิทยาศาสตร์ข้อมูล คุณสามารถรับบทบาททางอาชีพดังต่อไปนี้:

• วิศวกรข้อมูลหรือนักพัฒนา
• งานสร้างแบบจำลองข้อมูล เช่น การออกแบบทดลองและการสร้างแบบจำลองที่มีโครงสร้าง
• การวิเคราะห์ข้อมูล เช่น แมชชีนเลิร์นนิงและระบบผู้แนะนำ

คุณจะเรียนรู้การใช้งานจริงของอัลกอริทึมการค้นหาแบบไบนารีได้อย่างไร

ความรู้เกี่ยวกับอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีเป็นสิ่งจำเป็นหากคุณต้องการแสวงหาโอกาสในการทำงานในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่มีข้อมูลรับรองที่ดีเยี่ยม ปริญญาโทสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ช่วยให้คุณได้เปรียบเมื่อคุณได้รับความรู้เพิ่มเติมในสาขาวิชานี้

ใครก็ตามที่กำลังมองหาหลักสูตรปริญญาโทเพื่อเรียนรู้พื้นฐานของอัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีและการใช้งานจริงสามารถไปเรียน หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิตสาขาวิชาแมชชีนเลิร์นนิงและ AI นำเสนอโดย upGrad

เปิดสอนร่วมกับมหาวิทยาลัย Liverpool John Moores ซึ่งได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำ 50 แห่งในสหราชอาณาจักร หากคุณยังใหม่ต่อการเขียนโปรแกรม upGrad ยังมีเนื้อหาเตรียมการก่อนโปรแกรมที่แนะนำ Python การสร้างภาพข้อมูล การวิเคราะห์ข้อมูล และแนวคิดที่สำคัญอื่นๆ

นอกจากนี้ คุณยังจะได้รับโอกาสในการทำงานมากกว่า 12 กรณีศึกษาและโครงการต่างๆ นอกจากนี้ นักศึกษายังจะได้เพลิดเพลินกับการถ่ายทอดสดกับผู้เชี่ยวชาญและพี่เลี้ยง โอกาสในการเรียนรู้แบบตัวต่อตัว และการให้คำปรึกษาแบบเฉพาะตัวสำหรับการเติบโตในอาชีพของพวกเขา

บทสรุป

อัลกอริธึมการค้นหาแบบไบนารีเป็นแนวคิดที่สำคัญในการเขียนโปรแกรม หากคุณมีความสนใจในวิทยาศาสตร์ข้อมูลและการเรียนรู้ของเครื่อง เป็นการดีที่สุดที่จะเรียนรู้เชิงลึกเกี่ยวกับไบนารีและอัลกอริธึมการค้นหาอื่นๆ ที่จะช่วยคุณในอาชีพการงานของคุณในอนาคต นอกจากความรู้เชิงทฤษฎีแล้ว คุณจะต้องมีความรู้เชิงปฏิบัติในหัวข้อนี้ด้วย