關於二分搜索教程和算法你需要知道的一切

組織通常擁有包含數千或數百萬個元素的大型數據集。 如果沒有人工智能的干預，他們幾乎不可能在數據集中找到特定的解決方案或結果。 因此，搜索算法是人工智能的重要組成部分。 它們使組織更容易瀏覽大量信息，並找出數據集中是否存在特定元素及其確切的數據位置。

搜索算法分為兩大類，即順序搜索和區間搜索。 順序搜索稱為線性搜索，而區間搜索也稱為二分搜索。 在線性搜索中，算法逐個遍歷數據集中提到的每個項目，直到找到所需的元素。 線性搜索算法有利於搜索未排列的數據集。

由於搜索算法會遍歷每個項目，因此需要時間來產生所需的結果。 因此，它很少使用。 組織大多使用二進制搜索算法。 讓我們更多地了解這一點。

什麼是二分搜索算法？

二分搜索算法是一種區間搜索算法，廣泛用於已排序數組中，以確定特定值或元素的位置。 排序數組是一個數據集，其中元素按特定的周期、字母或數字順序排列。

這是一個示例，可以幫助您更好地理解二分搜索算法的概念。 假設您需要在字典中查找一個單詞。 在這種情況下，您可以使用二進制搜索算法來找出單詞的確切位置，因為字典中的單詞是按字母順序排列的。

相反，如果你想在一本書中找到一個特定的單詞，其中的單詞是按順序排列的，你將不得不使用線性搜索算法。

數值數據集應按升序或降序排列以使用二進制搜索算法。 如果數據集由單詞組成，則它們應按字母順序排列。

二分搜索算法的應用

二分搜索算法因其效率而被認為是最好的搜索算法之一。 以下是二分搜索算法的一些實際應用。

1. 搜索樹

二進制搜索算法用於從字典和電話簿等大型數據集中查找特定信息。

2. 調試程序

在測試程序時，當您在特定事件中遇到錯誤時，您可以使用二進制搜索算法並輸入一個範圍來查找錯誤的確切位置，而不是重新運行整個代碼。

3.節省內存

X 二叉搜索樹的一個實際應用是節省存儲空間。 由於該算法在數據集中找到一個元素將存在的合理範圍，因此它只保留所需的值而丟棄其他元素。

如何實現二分搜索算法？

二分搜索算法很容易實現。 該算法不是遍歷整個搜索結果，而是首先檢查中間元素，然後繼續找出元素的確切位置。 這是您如何理解它的方法。

二進制搜索算法比較排序數組中的中間元素以在數值數據集中查找元素。 通常由此產生三種可能性。 在第一種情況下，中間元素匹配正在搜索的鍵。 第二個概率是關鍵元素的位置位於中間之後。 在最後一種情況下，關鍵元素放置在排序數組中的中間元素之前。

如果算法正在搜索位於中間的相同元素，則搜索將結束。 但是，在第二種和第三種情況下，算法決定關鍵元素是大於還是小於中間元素。 然後它相應地搜索前半部分或後半部分。 如果數據集中不存在該元素，則二進制搜索算法將顯示“未找到數據集”結果。

通過首先檢查中間元素，二分搜索算法有助於減少時間。 它通過決定元素將出現在前半部分還是後半部分來縮小搜索區域。

二叉搜索樹和搜索操作

現在您已經了解了二叉搜索算法，讓我們了解二叉搜索樹的概念。 二分搜索算法將排序後的數組分成多個部分，使搜索更容易、更快捷。

在此之前，您必須首先了解編程中數據樹的概念。 樹是層次結構，以通過邊連接的節點的形式存儲數據。 您可以將其視為樹的分支。 樹的第一個節點稱為父節點，與它相連的其他節點稱為子節點。

在二叉搜索樹中，每個父節點最多有兩個子節點。 樹分為中間數據項、左子節點和右子節點。 它是一個排序後的數值數據集，其中左節點的值小於中間元素的值。 同樣，右節點的值大於中間元素。

二叉搜索樹有助於找到所需元素的確切位置。 首先觀察中間元素。 如果該值與所需元素不匹配，算法將檢查左節點或右節點。 如果項目的值小於中間元素，則僅考慮左側節點。 但是，如果元素的值大於中間元素，我們只需要通過右節點。 左邊的將被丟棄。

二分搜索算法的局限性

儘管二分搜索算法有幾個優點，但也有一定的局限性。

• 要實現二分搜索算法，您必須有一個排序數組。 如果數據集沒有按字母或數字排列，則無法實現二進制搜索算法。

• 二進制搜索算法對小型未排序數組沒有好處，因為它們需要大量時間來對數據集進行排序。 在這種情況下，線性搜索算法是更實用的選擇。

• 二進制搜索算法可能無法像線性搜索算法那樣告訴我們元素的確切位置，因為它只通過數據集的一部分。

學習二分搜索算法後的職業機會

計算機科學中的二分查找算法與數據結構有關。 因此，如果您攻讀數據科學中的計算機科學碩士學位，您可以擔任以下職業角色：

• 數據工程師或開發人員
• 數據建模工作，如實驗設計和結構化建模
• 機器學習和推薦系統等數據分析

如何學習二分搜索算法的實際應用？

如果您想在計算機科學領域尋求職業機會，則必須具備二進制搜索算法的知識。 為此，您必須擁有具有優秀證書的計算機科學學士學位。 計算機科學碩士學位為您提供優勢，因為您有機會獲得有關該主題的更多知識。

任何正在尋找碩士課程以學習二進制搜索算法及其實際應用的人都可以參加機器學習和人工智能課程的理學碩士課程 由 upGrad 提供。

它與利物浦約翰摩爾斯大學聯合提供，該大學是英國排名前 50 的大學之一。 如果您是編程新手，upGrad 還提供程序前準備內容，介紹 Python、數據可視化、數據分析和更重要的概念。

除此之外，您還將有機會參與超過 12 個案例研究和項目。 學生還可以享受與專家和導師的現場會議、點對點學習機會以及個性化的職業發展指導。

結論

二進制搜索算法是編程中的一個關鍵概念。 如果你對數據科學和機器學習感興趣，最好深入學習二進制和其他搜索算法，這將有助於你的職業生涯。 除了理論知識，您還需要該主題的實踐知識。