Søkealgoritmer er essensielle verktøy innen informatikk som brukes til å lokalisere spesifikke elementer i en samling av data. Disse algoritmene er designet for å effektivt navigere gjennom datastrukturer for å finne ønsket informasjon, noe som gjør dem grunnleggende i ulike applikasjoner som f.eks. databaser, nettsøkemotorer , og mer.

Søkealgoritme

Innholdsfortegnelse

• Hva er søking?
• Søker etter terminologier
• Viktigheten av å søke i DSA
• Søkeapplikasjoner
• Grunnleggende om søkealgoritmer
• Søkealgoritmer
• Sammenligninger mellom forskjellige søkealgoritmer
• Bibliotekimplementeringer av søkealgoritmer
• Lette problemer med å søke
• Middels problemer ved søking
• Vanskelige problemer med å søke

Hva er søking?

Søking er den grunnleggende prosessen med å finne et spesifikt element eller element i en datasamling . Denne samlingen av data kan ha ulike former, for eksempel matriser, lister, trær eller andre strukturerte representasjoner. Hovedmålet med å søke er å finne ut om det ønskede elementet finnes i dataene, og i så fall å identifisere dets nøyaktige plassering eller hente det. Den spiller en viktig rolle i ulike beregningsoppgaver og applikasjoner i den virkelige verden, inkludert informasjonsinnhenting, dataanalyse, beslutningsprosesser og mer.

Søke etter terminologier:

Målelement:

Ved søk er det alltid et spesifikt målelement eller element du ønsker å finne innenfor datainnsamlingen. Dette målet kan være en verdi, en post, en nøkkel eller en hvilken som helst annen dataenhet av interesse.

Søkeområde:

Søkerommet refererer til hele samlingen av data der du leter etter målelementet. Avhengig av datastrukturen som brukes, kan søkeområdet variere i størrelse og organisering.

Kompleksitet:

Søking kan ha ulike nivåer av kompleksitet avhengig av datastrukturen og algoritmen som brukes. Kompleksiteten måles ofte i tid og plassbehov.

Deterministisk vs. ikke-deterministisk:

Noen søkealgoritmer, som binært søk , er deterministiske, noe som betyr at de følger en klar, systematisk tilnærming. Andre, som for eksempel lineært søk, er ikke-deterministiske, da de i verste fall kan trenge å undersøke hele søkerommet.

Viktigheten av å søke i DSA:

• Effektivitet: Effektive søkealgoritmer forbedrer programmets ytelse.
• Datainnhenting: Finn og hent spesifikke data raskt fra store datasett.
• Databasesystemer: Muliggjør rask spørring av databaser.
• Problemløsning: Brukes i et bredt spekter av problemløsningsoppgaver.

Søkeapplikasjoner:

Søkealgoritmer har mange applikasjoner på tvers av ulike felt. Her er noen vanlige applikasjoner:

• Informasjonsinnhenting: Søkemotorer som Google, Bing og Yahoo bruker sofistikerte søkealgoritmer for å hente relevant informasjon fra enorme mengder data på nettet.
• Databasesystemer: Søking er grunnleggende i databasesystemer for å hente spesifikke dataposter basert på brukerforespørsler, og forbedre effektiviteten i datainnhenting.
• E-handel: Søking er avgjørende i e-handelsplattformer for at brukerne skal finne produkter raskt basert på deres preferanser, spesifikasjoner eller søkeord.
• Nettverk: I nettverk brukes søkealgoritmer for å rute pakker effektivt gjennom nettverk, finne optimale stier og administrere nettverksressurser.
• Kunstig intelligens: Søkealgoritmer spiller en viktig rolle i AI-applikasjoner, for eksempel problemløsning, spilling (f.eks. sjakk) og beslutningsprosesser
• Mønstergjenkjenning: Søkealgoritmer brukes i mønstertilpasningsoppgaver, for eksempel bildegjenkjenning, talegjenkjenning og håndskriftsgjenkjenning.

Grunnleggende om søkealgoritmer:

• Introduksjon til søking – veiledning for datastruktur og algoritme
• Viktigheten av å søke i datastruktur
• Hva er hensikten med søkealgoritmen?

Søkealgoritmer:

• Lineært søk
• Sentinel Lineært søk
• Binært søk
• Meta binært søk | Ensidig binært søk
• Ternært søk
• Hoppsøk
• Interpolasjonssøk
• Eksponentielt søk
• Fibonacci-søk
• Det allestedsnærværende binære søket

Sammenligninger mellom forskjellige søkealgoritmer:

• Lineært søk vs binært søk
• Interpolasjonssøk vs binært søk
• Hvorfor foretrekkes binært søk fremfor ternært søk?
• Er Sentinel Linear Search bedre enn vanlig Linear Search?

Bibliotekimplementeringer av søkealgoritmer:

• Binære søkefunksjoner i C++ STL (binært_søk, nedre_grense og øvre_grense)
• Arrays.binarySearch() i Java med eksempler | Sett 1
• Arrays.binarySearch() i Java med eksempler | Sett 2 (Søk i undergruppe)
• Collections.binarySearch() i Java med eksempler

Enkle problemer ved søk:

• Finn de tre største elementene i en matrise
• Finn nummeret som mangler
• Finn det første gjentakende elementet i en rekke heltall
• Finn det manglende og repeterende nummeret
• Søk, sett inn og slett i en sortert matrise
• Tell 1-er i en sortert binær matrise
• To elementer hvis sum er nærmest null
• Finn et par med den gitte forskjellen
• k største (eller minste) elementer i en matrise
• Kth minste element i en rad- og kolonnevis sortert 2D-array
• Finn vanlige elementer i tre sorterte matriser
• Tak i en sortert matrise
• Gulv i en sortert matrise
• Finn maksimumselementet i en matrise som først øker og deretter avtar
• Gitt en matrise med størrelse n og et tall k, finn alle elementer som vises mer enn n/k ganger

Middels problemer ved søk:

• Finn alle trillinger med nullsum
• Finn elementet før som alle elementene er mindre enn det, og etter som alle er større
• Finn den største parsummen i en usortert matrise
• K’te minste/største element i usortert matrise
• Søk etter et element i en sortert og rotert matrise
• Finn minimumselementet i en sortert og rotert matrise
• Finn et toppelement
• Maksimum og minimum av en matrise ved å bruke minimum antall sammenligninger
• Finn et fast punkt i en gitt matrise
• Finn de k vanligste ordene fra en fil
• Finn k elementene som er nærmest en gitt verdi
• Gitt en sortert matrise og et tall x, finn paret i matrise hvis sum er nærmest x
• Finn det nærmeste paret fra to sorterte matriser
• Finn tre nærmeste elementer fra gitte tre sorterte matriser
• Binært søk etter rasjonelle tall uten å bruke aritmetikk med flyttall

Vanskelige problemer med å søke:

• Median av to sorterte matriser
• Median av to sorterte matriser av forskjellige størrelser
• Søk i en nesten sortert matrise
• Finn posisjonen til et element i en sortert rekke med uendelige tall
• Gitt en sortert og rotert matrise, finn om det er et par med en gitt sum
• K’th minste/største element i usortert matrise | Worst case Lineær tid
• K’t største element i en bekk
• Beste første søk (informert søk)

Hurtigkoblinger:

• 'Øvningsproblemer' ved søking
• «Quizzer» om søking

Anbefalt:

• Lær datastruktur og algoritmer | DSA veiledning