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Algoritmos de búsqueda

Algoritmos de búsqueda son herramientas esenciales en informática que se utilizan para localizar elementos específicos dentro de una colección de datos. Estos algoritmos están diseñados para navegar eficientemente a través de estructuras de datos para encontrar la información deseada, lo que los hace fundamentales en diversas aplicaciones como bases de datos, motores de búsqueda web , y más.

Algoritmo de búsqueda



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Tabla de contenidos

¿Qué es la búsqueda?

La búsqueda es el proceso fundamental de localizar un elemento o elemento específico dentro de una colección de datos . Esta recopilación de datos puede adoptar diversas formas, como matrices, listas, árboles u otras representaciones estructuradas. El objetivo principal de la búsqueda es determinar si el elemento deseado existe dentro de los datos y, de ser así, identificar su ubicación precisa o recuperarlo. Desempeña un papel importante en diversas tareas computacionales y aplicaciones del mundo real, incluida la recuperación de información, el análisis de datos, los procesos de toma de decisiones y más.

Búsqueda de terminologías:

Elemento objetivo:

En la búsqueda, siempre hay un elemento o elemento objetivo específico que desea encontrar dentro de la recopilación de datos. Este objetivo podría ser un valor, un registro, una clave o cualquier otra entidad de datos de interés.



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Espacio de búsqueda:

El espacio de búsqueda se refiere a toda la colección de datos dentro de los cuales se busca el elemento de destino. Dependiendo de la estructura de datos utilizada, el espacio de búsqueda puede variar en tamaño y organización.

Complejidad:

La búsqueda puede tener diferentes niveles de complejidad según la estructura de datos y el algoritmo utilizado. La complejidad a menudo se mide en términos de requisitos de tiempo y espacio.

Determinista versus no determinista:

Algunos algoritmos de búsqueda, como búsqueda binaria , son deterministas, lo que significa que siguen un enfoque claro y sistemático. Otros, como la búsqueda lineal, no son deterministas, ya que en el peor de los casos pueden necesitar examinar todo el espacio de búsqueda.



Importancia de la búsqueda en DSA:

  • Eficiencia: Los algoritmos de búsqueda eficientes mejoran el rendimiento del programa.
  • Recuperación de datos: Encuentre y recupere rápidamente datos específicos de grandes conjuntos de datos.
  • Sistemas de bases de datos: Permite consultas rápidas de bases de datos.
  • Resolución de problemas: Se utiliza en una amplia gama de tareas de resolución de problemas.

Aplicaciones de la búsqueda:

Los algoritmos de búsqueda tienen numerosas aplicaciones en diversos campos. A continuación se muestran algunas aplicaciones comunes:

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  • Recuperación de información: Los motores de búsqueda como Google, Bing y Yahoo utilizan sofisticados algoritmos de búsqueda para recuperar información relevante a partir de grandes cantidades de datos en la web.
  • Sistemas de bases de datos: La búsqueda es fundamental en los sistemas de bases de datos para recuperar registros de datos específicos basados ​​en consultas de los usuarios, mejorando la eficiencia en la recuperación de datos.
  • Comercio electrónico: La búsqueda es crucial en las plataformas de comercio electrónico para que los usuarios encuentren productos rápidamente según sus preferencias, especificaciones o palabras clave.
  • Redes: En redes, los algoritmos de búsqueda se utilizan para enrutar paquetes de manera eficiente a través de redes, encontrar rutas óptimas y administrar recursos de red.
  • Inteligencia artificial: Los algoritmos de búsqueda desempeñan un papel vital en las aplicaciones de IA, como la resolución de problemas, los juegos (por ejemplo, ajedrez) y los procesos de toma de decisiones.
  • Reconocimiento de patrones: Los algoritmos de búsqueda se utilizan en tareas de coincidencia de patrones, como el reconocimiento de imágenes, el reconocimiento de voz y el reconocimiento de escritura a mano.

Conceptos básicos de los algoritmos de búsqueda:

  • Introducción a la búsqueda: tutorial de algoritmos y estructura de datos
  • Importancia de la búsqueda en la estructura de datos
  • ¿Cuál es el propósito del algoritmo de búsqueda?

Algoritmos de búsqueda:

  • Búsqueda lineal
  • Búsqueda lineal centinela
  • Búsqueda binaria
  • Búsqueda metabinaria | Búsqueda binaria unilateral
  • Búsqueda ternaria
  • Saltar búsqueda
  • Búsqueda por interpolación
  • Búsqueda exponencial
  • Búsqueda de Fibonacci
  • La omnipresente búsqueda binaria

Comparaciones entre diferentes algoritmos de búsqueda:

  • Búsqueda lineal versus búsqueda binaria
  • Búsqueda por interpolación vs búsqueda binaria
  • ¿Por qué se prefiere la búsqueda binaria a la búsqueda ternaria?
  • ¿Es Sentinel Linear Search mejor que la búsqueda lineal normal?

Implementaciones de biblioteca de algoritmos de búsqueda:

  • Funciones de búsqueda binaria en C++ STL (binary_search, lower_bound y Upper_bound)
  • Arrays.binarySearch() en Java con ejemplos | Serie 1
  • Arrays.binarySearch() en Java con ejemplos | Conjunto 2 (Buscar en subarreglo)
  • Collections.binarySearch() en Java con ejemplos

Problemas fáciles en la búsqueda:

  • Encuentra los tres elementos más grandes en una matriz.
  • Encuentre el número perdido
  • Encuentre el primer elemento repetido en una matriz de números enteros
  • Encuentra el número que falta y se repite
  • Buscar, insertar y eliminar en una matriz ordenada
  • Cuente 1 en una matriz binaria ordenada
  • Dos elementos cuya suma es más cercana a cero
  • Encuentra un par con la diferencia dada
  • k elementos más grandes (o más pequeños) en una matriz
  • Késimo elemento más pequeño en una matriz 2D ordenada por filas y columnas
  • Encuentra elementos comunes en tres matrices ordenadas.
  • Techo ordenado
  • Piso en una matriz ordenada
  • Encuentre el elemento máximo en una matriz que primero aumenta y luego disminuye
  • Dada una matriz de tamaño n y un número k, encuentre todos los elementos que aparecen más de n/k veces

Problemas medios en la búsqueda:

  • Encuentra todos los tripletes con suma cero
  • Encuentre el elemento antes del cual todos los elementos son más pequeños que él y después del cual todos son mayores.
  • Encuentre la suma de pares más grande en una matriz sin clasificar
  • K'th elemento más pequeño/más grande en una matriz sin clasificar
  • Buscar un elemento en una matriz ordenada y rotada
  • Encuentre el elemento mínimo en una matriz ordenada y rotada
  • Encuentra un elemento pico
  • Máximo y mínimo de una matriz utilizando un número mínimo de comparaciones
  • Encuentra un punto fijo en una matriz determinada
  • Encuentra las k palabras más frecuentes de un archivo
  • Encuentra k elementos más cercanos a un valor dado
  • Dada una matriz ordenada y un número x, encuentre el par en la matriz cuya suma sea más cercana a x
  • Encuentra el par más cercano de dos matrices ordenadas
  • Encuentre los tres elementos más cercanos de las tres matrices ordenadas dadas
  • Búsqueda binaria de números racionales sin utilizar aritmética de coma flotante

Problemas difíciles en la búsqueda:

  • Mediana de dos matrices ordenadas
  • Mediana de dos matrices ordenadas de diferentes tamaños
  • Buscar en una matriz casi ordenada
  • Encuentra la posición de un elemento en una matriz ordenada de números infinitos
  • Dada una matriz ordenada y rotada, encuentre si hay un par con una suma determinada
  • K'th elemento más pequeño/más grande en una matriz sin clasificar | Tiempo lineal en el peor de los casos
  • K'ésimo elemento más grande en una corriente
  • Mejor primera búsqueda (búsqueda informada)

Enlaces rápidos:

  • 'Problemas de práctica' en la búsqueda
  • 'Cuestionarios' sobre la búsqueda

Recomendado:

  • Aprenda la estructura de datos y los algoritmos | Tutorial de DSA