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Suchalgorithmen

Suchalgorithmen sind wesentliche Werkzeuge in der Informatik, mit denen bestimmte Elemente in einer Datensammlung lokalisiert werden können. Diese Algorithmen sind darauf ausgelegt, effizient durch Datenstrukturen zu navigieren, um die gewünschten Informationen zu finden, was sie für verschiedene Anwendungen von grundlegender Bedeutung macht, z Datenbanken, Websuchmaschinen , und mehr.

Suchalgorithmus

Inhaltsverzeichnis



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Was ist Suchen?

Das Suchen ist der grundlegende Prozess von Auffinden eines bestimmten Elements oder Elements innerhalb einer Datensammlung . Diese Datensammlung kann verschiedene Formen annehmen, beispielsweise Arrays, Listen, Bäume oder andere strukturierte Darstellungen. Das Hauptziel der Suche besteht darin, festzustellen, ob das gewünschte Element in den Daten vorhanden ist, und wenn ja, seine genaue Position zu identifizieren oder es abzurufen. Es spielt eine wichtige Rolle bei verschiedenen Rechenaufgaben und realen Anwendungen, einschließlich Informationsabruf, Datenanalyse, Entscheidungsprozessen und mehr.

Suche nach Terminologien:

Zielelement:

Bei der Suche gibt es immer ein bestimmtes Zielelement oder Element, das Sie in der Datensammlung finden möchten. Dieses Ziel könnte ein Wert, ein Datensatz, ein Schlüssel oder eine andere interessante Datenentität sein.

Suchbereich:

Der Suchraum bezieht sich auf die gesamte Datensammlung, in der Sie nach dem Zielelement suchen. Abhängig von der verwendeten Datenstruktur kann der Suchraum in Größe und Organisation variieren.

Komplexität:

Abhängig von der Datenstruktur und dem verwendeten Algorithmus kann die Suche unterschiedlich komplex sein. Die Komplexität wird oft am Zeit- und Platzbedarf gemessen.

Deterministisch vs. nicht deterministisch:

Einige Suchalgorithmen, wie z binäre Suche , sind deterministisch, das heißt, sie folgen einem klaren, systematischen Ansatz. Andere, wie etwa die lineare Suche, sind nicht deterministisch, da sie im schlimmsten Fall möglicherweise den gesamten Suchraum untersuchen müssen.

Bedeutung der Suche in DSA:

  • Effizienz: Effiziente Suchalgorithmen verbessern die Programmleistung.
  • Datenabruf: Suchen und rufen Sie schnell bestimmte Daten aus großen Datensätzen ab.
  • Datenbanksysteme: Ermöglicht schnelle Abfragen von Datenbanken.
  • Probleme lösen: Wird in einer Vielzahl von Problemlösungsaufgaben eingesetzt.

Anwendungen der Suche:

Suchalgorithmen haben zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Hier sind einige häufige Anwendungen:

  • Informationsrückgewinnung: Suchmaschinen wie Google, Bing und Yahoo verwenden ausgefeilte Suchalgorithmen, um relevante Informationen aus riesigen Datenmengen im Web abzurufen.
  • Datenbanksysteme: Die Suche ist in Datenbanksystemen von grundlegender Bedeutung, um bestimmte Datensätze basierend auf Benutzeranfragen abzurufen und die Effizienz beim Datenabruf zu verbessern.
  • E-Commerce: Die Suche ist auf E-Commerce-Plattformen von entscheidender Bedeutung, damit Benutzer Produkte basierend auf ihren Vorlieben, Spezifikationen oder Schlüsselwörtern schnell finden können.
  • Vernetzung: In Netzwerken werden Suchalgorithmen verwendet, um Pakete effizient durch Netzwerke zu leiten, optimale Pfade zu finden und Netzwerkressourcen zu verwalten.
  • Künstliche Intelligenz: Suchalgorithmen spielen eine wichtige Rolle in KI-Anwendungen, etwa bei der Problemlösung, beim Spielen (z. B. Schach) und bei Entscheidungsprozessen
  • Mustererkennung: Suchalgorithmen werden bei Mustervergleichsaufgaben wie Bilderkennung, Spracherkennung und Handschrifterkennung verwendet.

Grundlagen von Suchalgorithmen:

  • Einführung in die Suche – Tutorial zu Datenstruktur und Algorithmus
  • Bedeutung der Suche in der Datenstruktur
  • Was ist der Zweck des Suchalgorithmus?

Suchalgorithmen:

  • Lineare Suche
  • Lineare Sentinel-Suche
  • Binäre Suche
  • Meta-Binärsuche | Einseitige binäre Suche
  • Ternäre Suche
  • Sprungsuche
  • Interpolationssuche
  • Exponentielle Suche
  • Fibonacci-Suche
  • Die allgegenwärtige binäre Suche

Vergleiche zwischen verschiedenen Suchalgorithmen:

  • Lineare Suche vs. binäre Suche
  • Interpolationssuche vs. binäre Suche
  • Warum wird die binäre Suche gegenüber der ternären Suche bevorzugt?
  • Ist die lineare Sentinel-Suche besser als die normale lineare Suche?

Bibliotheksimplementierungen von Suchalgorithmen:

Einfache Probleme bei der Suche:

  • Finden Sie die größten drei Elemente in einem Array
  • Finde die fehlende Zahl
  • Suchen Sie das erste sich wiederholende Element in einem Array von Ganzzahlen
  • Finden Sie die fehlende und sich wiederholende Nummer
  • Suchen, Einfügen und Löschen in einem sortierten Array
  • Zählen Sie Einsen in einem sortierten binären Array
  • Zwei Elemente, deren Summe am nächsten bei Null liegt
  • Finden Sie ein Paar mit der angegebenen Differenz
  • k größte (oder kleinste) Elemente in einem Array
  • K-kleinstes Element in einem zeilen- und spaltenweise sortierten 2D-Array
  • Finden Sie gemeinsame Elemente in drei sortierten Arrays
  • Decke in sortierter Anordnung
  • Boden in einer sortierten Anordnung
  • Finden Sie das maximale Element in einem Array, das zuerst zunimmt und dann abnimmt
  • Finden Sie bei einem gegebenen Array der Größe n und einer Zahl k alle Elemente, die mehr als n/k-mal vorkommen

Mittlere Probleme bei der Suche:

  • Finden Sie alle Drillinge mit Nullsumme
  • Finden Sie das Element, vor dem alle Elemente kleiner und nach dem alle größer sind
  • Finden Sie die größte Paarsumme in einem unsortierten Array
  • K'tes kleinstes/größtes Element im unsortierten Array
  • Suchen Sie ein Element in einem sortierten und gedrehten Array
  • Finden Sie das minimale Element in einem sortierten und gedrehten Array
  • Finden Sie ein Spitzenelement
  • Maximum und Minimum eines Arrays unter Verwendung der minimalen Anzahl von Vergleichen
  • Finden Sie einen Fixpunkt in einem bestimmten Array
  • Finden Sie die k häufigsten Wörter aus einer Datei
  • Finden Sie k Elemente, die einem gegebenen Wert am nächsten kommen
  • Finden Sie bei einem gegebenen sortierten Array und einer Zahl x das Paar im Array, dessen Summe x am nächsten kommt
  • Finden Sie das nächstgelegene Paar aus zwei sortierten Arrays
  • Finden Sie drei nächstgelegene Elemente aus den gegebenen drei sortierten Arrays
  • Binäre Suche nach rationalen Zahlen ohne Verwendung der Gleitkomma-Arithmetik

Schwierige Probleme bei der Suche:

  • Median zweier sortierter Arrays
  • Median zweier sortierter Arrays unterschiedlicher Größe
  • Suche in einem nahezu sortierten Array
  • Finden Sie die Position eines Elements in einem sortierten Array aus unendlichen Zahlen
  • Finden Sie anhand eines sortierten und gedrehten Arrays heraus, ob es ein Paar mit einer bestimmten Summe gibt
  • K'tes kleinstes/größtes Element im unsortierten Array | Im schlimmsten Fall lineare Zeit
  • K'tes größtes Element in einem Stream
  • Beste erste Suche (informierte Suche)

Quicklinks:

  • „Übungsprobleme“ beim Suchen
  • „Quiz“ zum Thema Suchen

Empfohlen:

  • Lernen Sie Datenstruktur und Algorithmen | DSA-Tutorial