Algoritmen zoeken zijn essentiële hulpmiddelen in de informatica die worden gebruikt om specifieke items binnen een gegevensverzameling te lokaliseren. Deze algoritmen zijn ontworpen om efficiënt door datastructuren te navigeren om de gewenste informatie te vinden, waardoor ze van fundamenteel belang zijn in verschillende toepassingen, zoals databases, webzoekmachines , en meer.

Algoritme zoeken

Java-prioriteitwachtrij

Inhoudsopgave

• Wat is zoeken?
• Terminologieën zoeken
• Belang van zoeken in DSA
• Toepassingen van zoeken
• Basisprincipes van zoekalgoritmen
• Algoritmen zoeken
• Vergelijkingen tussen verschillende zoekalgoritmen
• Bibliotheekimplementaties van zoekalgoritmen
• Gemakkelijke problemen bij het zoeken
• Middelmatige problemen bij het zoeken
• Moeilijke problemen bij het zoeken

Wat is zoeken?

Zoeken is het fundamentele proces van het lokaliseren van een specifiek element of item binnen een verzameling gegevens . Deze verzameling gegevens kan verschillende vormen aannemen, zoals arrays, lijsten, bomen of andere gestructureerde representaties. Het primaire doel van zoeken is om te bepalen of het gewenste element in de gegevens voorkomt, en zo ja, om de exacte locatie ervan te identificeren of op te halen. Het speelt een belangrijke rol bij verschillende computertaken en toepassingen in de echte wereld, waaronder het ophalen van informatie, gegevensanalyse, besluitvormingsprocessen en meer.

Terminologieën zoeken:

Doelelement:

Bij het zoeken is er altijd een specifiek doelelement of item dat u wilt vinden binnen de dataverzameling. Dit doel kan een waarde, een record, een sleutel of een andere gegevensentiteit van belang zijn.

Zoekruimte:

De zoekruimte heeft betrekking op de gehele verzameling gegevens waarbinnen u naar het doelelement zoekt. Afhankelijk van de gebruikte datastructuur kan de zoekruimte variëren in omvang en organisatie.

Complexiteit:

Zoeken kan verschillende niveaus van complexiteit hebben, afhankelijk van de datastructuur en het gebruikte algoritme. De complexiteit wordt vaak gemeten in termen van tijd- en ruimtevereisten.

instellingenmenu Android

Deterministisch versus niet-deterministisch:

Sommige zoekalgoritmen, zoals Binaire zoekopdracht , zijn deterministisch, wat betekent dat ze een duidelijke, systematische aanpak volgen. Anderen, zoals lineair zoeken, zijn niet-deterministisch, omdat ze in het ergste geval mogelijk de hele zoekruimte moeten onderzoeken.

Belang van zoeken in DSA:

• Efficiëntie: Efficiënte zoekalgoritmen verbeteren de programmaprestaties.
• Gegevens ophalen: Vind en haal snel specifieke gegevens op uit grote datasets.
• Databasesystemen: Maakt het snel opvragen van databases mogelijk.
• Probleemoplossing: Gebruikt bij een breed scala aan probleemoplossende taken.

Toepassingen van zoeken:

Zoekalgoritmen hebben talloze toepassingen op verschillende gebieden. Hier zijn enkele veelvoorkomende toepassingen:

• Informatie ophalen: Zoekmachines zoals Google, Bing en Yahoo gebruiken geavanceerde zoekalgoritmen om relevante informatie uit grote hoeveelheden gegevens op internet te halen.
• Databasesystemen: Zoeken is van fundamenteel belang in databasesystemen voor het ophalen van specifieke gegevensrecords op basis van zoekopdrachten van gebruikers, waardoor de efficiëntie bij het ophalen van gegevens wordt verbeterd.
• E-commerce: Zoeken is van cruciaal belang op e-commerceplatforms zodat gebruikers snel producten kunnen vinden op basis van hun voorkeuren, specificaties of trefwoorden.
• Netwerken: Bij netwerken worden zoekalgoritmen gebruikt om pakketten efficiënt door netwerken te routeren, optimale paden te vinden en netwerkbronnen te beheren.
• Kunstmatige intelligentie: Zoekalgoritmen spelen een cruciale rol in AI-toepassingen, zoals het oplossen van problemen, het spelen van games (bijvoorbeeld schaken) en besluitvormingsprocessen
• Patroonherkenning: Zoekalgoritmen worden gebruikt bij patroonherkenningstaken, zoals beeldherkenning, spraakherkenning en handschriftherkenning.

Basisprincipes van zoekalgoritmen:

• Inleiding tot zoeken – Tutorial voor gegevensstructuur en algoritmen
• Belang van zoeken in datastructuur
• Wat is het doel van het zoekalgoritme?

Algoritmen zoeken:

• Lineair zoeken
• Sentinel lineaire zoekopdracht
• Binaire zoekopdracht
• Meta binair zoeken | Eenzijdig binair zoeken
• Ternaire zoekopdracht
• Sprong zoeken
• Interpolatie zoeken
• Exponentieel zoeken
• Fibonacci-zoekopdracht
• De alomtegenwoordige binaire zoekopdracht

Vergelijkingen tussen verschillende zoekalgoritmen:

• Lineair zoeken versus binair zoeken
• Interpolatie zoeken versus binair zoeken
• Waarom heeft binair zoeken de voorkeur boven ternair zoeken?
• Is Sentinel Lineair Zoeken beter dan normaal Lineair Zoeken?

Bibliotheekimplementaties van zoekalgoritmen:

• Binaire zoekfuncties in C++ STL (binary_search, lower_bound en upper_bound)
• Arrays.binarySearch() in Java met voorbeelden | Set 1
• Arrays.binarySearch() in Java met voorbeelden | Set 2 (zoeken in subarray)
• Collections.binarySearch() in Java met voorbeelden

Gemakkelijke problemen bij het zoeken:

• Zoek de grootste drie elementen in een array
• Zoek het ontbrekende nummer
• Zoek het eerste herhalende element in een reeks gehele getallen
• Zoek het ontbrekende en herhalende nummer
• Zoeken, invoegen en verwijderen in een gesorteerde array
• Tel 1's in een gesorteerde binaire array
• Twee elementen waarvan de som het dichtst bij nul ligt
• Zoek een paar met het gegeven verschil
• k grootste (of kleinste) elementen in een array
• K-de kleinste element in een rij- en kolomsgewijs gesorteerde 2D-array
• Vind gemeenschappelijke elementen in drie gesorteerde arrays
• Plafond in een gesorteerde array
• Vloer in een gesorteerde array
• Zoek het maximale element in een array dat eerst toeneemt en vervolgens afneemt
• Gegeven een array van grootte n en een getal k, vind je alle elementen die meer dan n/k keer voorkomen

Middelgrote problemen bij het zoeken:

• Vind alle drielingen met nulsom
• Zoek het element waarvoor alle elementen kleiner zijn dan het element, en waarna ze allemaal groter zijn
• Vind de grootste paarsom in een ongesorteerde array
• K'th Kleinste/grootste element in ongesorteerde array
• Zoek een element in een gesorteerde en geroteerde array
• Zoek het minimumelement in een gesorteerde en geroteerde array
• Zoek een piekelement
• Maximum en minimum van een array met een minimum aantal vergelijkingen
• Zoek een vast punt in een gegeven array
• Zoek de k meest voorkomende woorden uit een bestand
• Vind k elementen die het dichtst bij een gegeven waarde liggen
• Gegeven een gesorteerde array en een getal x, zoek het paar in de array waarvan de som het dichtst bij x ligt
• Zoek het dichtstbijzijnde paar uit twee gesorteerde arrays
• Zoek drie dichtstbijzijnde elementen uit gegeven drie gesorteerde arrays
• Binair Zoeken naar rationale getallen zonder gebruik te maken van drijvende-kommaberekeningen

Moeilijke problemen bij het zoeken:

• Mediaan van twee gesorteerde arrays
• Mediaan van twee gesorteerde matrices van verschillende grootte
• Zoek in een bijna gesorteerde array
• Zoek de positie van een element in een gesorteerde reeks van oneindige getallen
• Gegeven een gesorteerde en geroteerde array, zoek of er een paar is met een bepaalde som
• K'th Kleinste/grootste element in ongesorteerde array | In het ergste geval lineaire tijd
• K'de grootste element in een stroom
• Beste eerste zoekopdracht (geïnformeerde zoekopdracht)

Snelle links:

• ‘Oefenproblemen’ bij het zoeken
• ‘Quizzen’ over Zoeken

Aanbevolen:

• Leer datastructuur en algoritmen | DSA-zelfstudie