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| gf_informatik:suchen_und_sortieren:binaersuche [2025-11-04 20:49] – gra | gf_informatik:suchen_und_sortieren:binaersuche [2026-02-24 07:29] (aktuell) – [Aufgabe B4: Binäre Suche für 079] hof |
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| | <blockquote>Fast is better than slow. |
| | <cite>[[https://about.google/company-info/philosophy/?hl=en#:~:text=3.%20Fast%20is%20better%20than%20slow.|Google]]</cite> |
| | </blockquote> |
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| ==== Binäre Suche ==== | ==== Binäre Suche ==== |
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| Bei der Suche im Wörterbuch suchen wir zu Beginn nur die richtige Seite - wir teilen den Suchbereich, indem wir die Mitte der verbleibenden Seiten wählen und den ersten Eintrag der Seite anschauen. Sind wir auf der richtigen Seite, wiederholen wir dasselbe mit den einzelnen Einträgen. | Bei der Suche im Wörterbuch suchen wir zu Beginn nur die richtige Seite - wir teilen den Suchbereich, indem wir die Mitte der verbleibenden Seiten wählen und den ersten Eintrag der Seite anschauen. Sind wir auf der richtigen Seite, wiederholen wir dasselbe mit den einzelnen Einträgen. |
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| #### Aufgabe B2: Binäre Suche berechnen | #### Aufgabe B2: Binäre Suche berechnen |
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| 1. Wie sieht es mit einer Broschüre mit 15 oder 31 Seiten aus? Wie mit einem Buch mit 255 Seiten? | 1. Wie sieht es mit einer Broschüre mit 15 oder 31 Seiten aus? Wie mit einem Buch mit 255 Seiten? |
| 1. Erkennst du einen (mathematischen) Zusammenhang zwischen der Anzahl Seiten und der Anzahl Aufschlagen? | 1. Erkennst du einen (mathematischen) Zusammenhang zwischen der Anzahl Seiten und der Anzahl Aufschlagen? |
| 1. Stelle dir vor, es gäbe ein Telefonbuch für alle 8 Milliarden Menschen, wobei jede Person eine einzelne Seite hätte. Wie viele Seiten musst du maximal aufschlagen, um eine beliebige Person zu finden? | 1. Stelle dir vor, es gäbe ein Telefonbuch für alle 8 Milliarden Menschen, wobei jede Person eine einzelne Seite hätte. Ist eine Seite 0.1mm dick, so wäre dieses Telefonbuch ca. 800km dick, was ungefähr der Distanz Romanshorn - London entspricht. Wie viele Seiten musst du maximal aufschlagen, um eine beliebige Person auf einer einzelnen Seite zu finden? |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| |
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| Allerdings funktioniert die Binärsuche nur, wenn die Sortierung unserem Such-Schlüssel entspricht. Den Namen zu einer gewünschten Telefonnummer zu finden, ist beispielsweise im klassischen Telefonbuch nicht möglich: die Nummern sind in keiner bestimmten Reihenfolge, wir müssten das ganze Telefonbuch linear durchsuchen, um die gewünschte Nummer zu finden. `tel.search.ch` verwendet dazu einen zweiten, invertierten Index, bei dem die Namen nach Telefonnnummer sortiert abgespeichert werden. | Allerdings funktioniert die Binärsuche nur, wenn die Sortierung unserem Such-Schlüssel entspricht. Den Namen zu einer gewünschten Telefonnummer zu finden, ist beispielsweise im klassischen Telefonbuch nicht möglich: die Nummern sind in keiner bestimmten Reihenfolge, wir müssten das ganze Telefonbuch linear durchsuchen, um die gewünschte Nummer zu finden. `tel.search.ch` verwendet dazu einen zweiten, invertierten Index, bei dem die Namen nach Telefonnnummer sortiert abgespeichert werden. |
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| #### Aufgabe B3: Binäre Suche in Python | #### Aufgabe B3: Binäre Suche in Python |
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| ++++ | ++++ |
| </nodisp> | </nodisp> |
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| #### Aufgabe B4: Binäre Suche für 079 | #### Aufgabe B4: Binäre Suche für 079 |
| Kannst du nun die Funktion für die binäre Suche selbständig, also __möglichst ohne nachschauen__ schreiben und diese auch verwenden, um in Listen zu suchen? Versuche es: | Kannst du nun die Funktion für die binäre Suche selbständig, also __möglichst ohne nachschauen__ schreiben und diese auch verwenden, um in Listen zu suchen? Versuche es: |
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| - Öffne [[https://wtp.ethz.ch/#?layout=%5B%22Editor%22%2C%20%22Console%22%5D&code=NobwRAdghgtgpmAXGANgezQBwHSYJ5gA0YAJlAC5RJgCMADAEyE00AszLzdAnIQMxMW7FgHYOdcVxod2ArgFYuvFoM5COANn6C6Y-ovoAOLse6LueusaOEzm23poHdHRXPpdLz61dvnLPqYGNFoWrp7hrBKsNGAAvoTg0PDUMFAAlhC4BMRklNQAZgBOaDAABBAArigoItxl6TCYaEXkFbBwAM6EFZUwAEZwRZ0AOhBlY5kkcAAeZQC8ZawMY8lwC-3wncBTswC6Y-RwKBBFG1UDQ9u7MwcQmEWZ5AAUI2AAIunrACrHcAVoCAXeBnABugImYDKAGpNutYW8Gp02ojYUcTkUAJTxRKQDrUKo1OrZIikChUZAAYgAhAB6SqdIq0_qZWn4cgAC0BY0pZQAtAAqPllADGaBImQA5ogypVyAVDPyhZMmi02uRGnAesjHhBJT00pyxmMRSgoJ1OmUAMqYKDDOAABS5EDgACEMABrZ6YxBjMr-yFvN4AQTKnVt9rKKHSyLKnIoZSKcHIlSKEEtnPWSdBVzgJAa0wgGvIeDKALOUDKkvSOfGNx6D3-6RmebKAHd0kbxgGA5XGwVm9gg2Ag93_dMCmUAPpTzKdmfPTrHAoNpMDmbzN66bhvH1-nsBpcoArYKcoOB6zkbeh0W93_cHsPL0_95sbV8zY1jsoT6dni8LkeBR7t-PZJimaZPsep7npeHJfj2v4zpKyadnAMCAcuPTpCBj7-ukk4lpgcDPDhSIVGgbRPL6oF4UUGRLmUACSEDTDMACiRQlEUrxgCxoJQNG-Y3DKqJhuQPE4ZiD4HgRDRlAAPGUdA0XhskwossGLsu0m0fhk50IpizpIpUYXtpx64WpAbgam4xAS-a5vrC5aGs8WlAZi_JlDQ3npD0W5iTqpFFs8hoctg6CSvQ7nmZ5mIJTCkIQLuMlgQx6wsWxnHcbxWWzGUaByoVk70XqcCiVCsLBVJX6mualo2naS4ADIxi8Vn-sOIZhhGS49IJmAclAgwaiKgkoKWnRqq20axvGbTTEcRQwHOyLpONNSlrZaaWlAaX-msZYtGUcBQCKHJVjWF4NKxsw9LMIpwJgbTlmUlZLiK4FlB6cB4LSAkoJU6y2ukRRDiOkMyUhs4QPOU4WSuZlwdqcBfcmU6_XgqPo-QU6A8DPTTGaeDzHQnUHg5U7E1ApaLDTeAHf6VOwZKV6aRebPwXpUEnlOn3gZjf0bALGNY0zvOnqLeME-sizS_jgnAxLVPgm2xyWosADkUBwOkRVayrz5TmK6aAlARaa2UwAXcdZy25k4m6pK2DmiK6TpGeaDq0U42MXJtsQJRt2S_j3sa3calUyQRX9OeVta_0JAFJKKAwPcwzkIbPNUwCNTh8MIszSQiOnmrGtJdHsfx7p0P_H-sGYZZql0cmdmh6zXY9nXk5Ti6Mx44Nw2jYjPRmsiFM9uPbSaea5CRQX3oS3J0_AHyNB7CHqvhygnQt9ZiZt5BVOm9N0CW8vk5adPXlKQw-_WTt9nG-Xu-X1Gc9rwwm-OyfgJnxbcge8JZgSPs_aCYd1Zvx5k_UOed0A-1GN-Hu04UIunokcPuHRR4NEngGbqHxkxDFWnDdam1JpVgvEMCg6xMxwnelRO6cwTLFFKHGDk6woACXSGaOOnCUBDRGsmMogxyzrAVrLCG3UUo8zkiZeY8tjYKyxg_NSsCqYSKVnAd-JklIaLRoLFRIDDyUFaBsOgxj_QXnzIoiByi_qWPegI4ewj5YSSlK7To7tPaVEwMRX25o4DABUjqDxbsPZTl8f4v2cBsA3FLvzAxGNZbBL2JiSOB8owbC0kPIR5BdJqQ1hVRxyI7Qz1DvY0ssIaCOOsdkuKOlHG5NGiLdxepPHeMiX4oYMTgChPaeEnx3SAlLjiUwhJmigZBLoGk6ENBEAZIPiZPkti-aVKSjUmRaleQ2mjG0PppjyCIGsT_IsaAslwAAI6VEEnyTo6QABerYnhDEBpaNAk5Kyd0uh896_QiqMOWoDWkKAJYoHqRAZ4zTkwFLwjYso4VsBPR4c8Z4dThSlNaF5WkUZYWPhuBsJ4pEyi0hxSQPFB4jqLGheQHYTDFnqWMmUAApD-BCeE2wch4esfMAA-Hyqi8I0pFsbfug9nF5OeGsClalwUc0hTSmVcKNiIuRSgZ4-YcUoCVfiphhLQomVJT-HVlKOgaScYI0adK2IMrUvI-SrKSAS1gWsdl4567IVQkcDCCMgLYTwf6DU8BsCdHPM9BJDMTVySIiRMiMYKKAsFY-eiMZMpMJyi0PKEBAbpGEkwyqlcJKkQSjo0yKlHEmWhPKxGUbJzyNWVLJJeMjE81ARBcBaym2Kymc6sBoc0HUMwWsYtX4LiDELosJq9onSAjdJ6Xi25UpAg6FbKdrV2rPBvHeW8PQ-BmD4IYZYPQtYtTwBbaAWtsRxD2EAA|WebtigerPython mit der bereits hinterlegten Telefonbuch-Datei (null79.py)]]. | - Öffne [[https://wtp.ethz.ch/#?code=NobwRAdghgtgpmAXGANgezQBwHSYJ5gA0YAJlAC5RJgCMADAEyE00AszLzdAnIQMxMW7FgHYOdcVxod2ArgFYuvFoM5COANn6C6Y-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-wedzubXq2mBTKAH1T5kV-ecZ0YQVp3XtzN5jndNwc-nM-us7eUAVsKeKBwN6GoIvQdAQZBX7fkWd4AVuc4IghMwBoe1zkmegHAdev4FJ-aHrnWDZNrBf4AUBIHnKh67HphZr1iucAwDhd49Ok-Ewas6Qnv2mBwDi7HMhUaBtNiGYEZxRQZLeZT3I8ACiRQlEUOI5vcTxQOW3aoocOZlAA1EW5Aqex3LQd-3ENGUAA8ZR0OJnEWQZiwUTed5mRJXEnnQNmLOkNllsBbl_hxjlZkRjbjLh8GPohhlDn6OKubh3J2mUNBpekPSvnphmegJEC4n65zYOgZr0ElQUpdyNUGRMkAfuZhHSVccmzIpymqWAbVzGgVplGgJ5Sd6cC6WAdX5aZqFBiGYZHCWt5vBWuKhdm-4FkWC3umUmmYOcUCDK6pyaSgA6dM6C7lpW1ZtNM0JFDAl4sukx01AOEVNmGUBNasAKDi0ZRwFAFyjuOwENA8sw9LMpxwJgbRDjtsGnERZTJnAeCyhpKCVFcEbpEUu7rQeNEYeel7kCxf49BRZoah6cAo_Wp7o3gDNM5T2O4z00zBng8x0Kt37RaevNQAOixi3gP2rCLtOgS5wF01Rnmkf-p63hzLMYwimtEdr0uqyLevM1zgLI_rZsy2rAEvIuMJhos-JQHA6R9fi1si8azavF85CO2UwAg4jIOZEZXpmtgIanOk6SAWg9tFMdMmWSDEAiRDNunnbDvoo5IskH1_RAQH-L9CQBRmigMAYsM5Ae0bcGnhSNQJ8iusXSQwXqznKBhnlTeF5UxddB55m0eeFFU3hDmSfWkVZ_LKvruPZPxjMlO7fth3dzTIbkEL67BpWLn76VbcqR5jmWcf5DADqNDgpnIu950s9hbW88kV7rzndAhWjFVjfIKt9Uq2QYO_MKH0opN1ftbG--974MCfmHH-Pt_7-0gY5aBWc4GqxwSLFu6BE6AJXmhCe9F4xSWhKeAEu8GiHyzHuHMux6xDEehAZaL0ToDkoUMCgVxWztHgDtUSkM5j-WKKUKslwdoaXSMGEeO0UB7QOvWMogwhxXBNpzTSuMibMIgPAk8_l5iLGNozfWrMsFz2IjAsiGtLGmz0XAYxVlbIWK1tY6264WSRjaIsOgPiszAW7OYpuOiDbBNWFvNRATw7mijp0GOcdKiYD4knEMcBgD2U9Ik6OsdTxpIycnOA2BUTdwApEs2OTwTcjzh_MsCJXKxMOlfTiDtRrRKMv43WESnGU1ZnVGg3TQnNKqu5bprT1HmOMvk5JhTilDFKcAPJ3okkpKKek5ZWTyniMqY4rWNS6B1P0jQRADSP7-R1OEhxkShmGRGUY1WGx5rljaKsygrREChJQYVNATS4AAEdKiaR1J0dIAAvBc2IhjYzDINJGS8BongOn1MR91sayhQNbFA4yIA4mmQfa2YSyjFWwLDBROIcRjMNH41oqVZRlnaTBVECJsQCTKLKJlJAWXfj-osIloJxGXKcn5MoABSa41FOKLnOAoq43YAB86UbEwSJX0hx69N4qO3vWHEAI-WOTxYrAlRKjWcVJeSylKAcTdiZSgC1rLxHssKpy7l1wnX8o6M5ZRqjDrCseKK6-7LJXSvwV_cYAIZVHjJqeeifYmLTzYow1Yrp4DYE6EBOGBypZessrxfigkKzCQxWq78UkKytXER1FoXV1KaXSNpcRY0JrGQEjVNx_lbL2W6f5fSpru75pMQsW56t7kY3LYRSNWdqkuOtgQpufDqFwFoR0DtqEqSDGGAieakZbyxleImFMXU3yNW-B0AOe6oxLRZDicCkEII9D4GYPghhlg9HxB8L40AeTxHBEAA|WebTigerPython mit der bereits hinterlegten Telefonbuch-Datei (null79.py)]]. |
| - Alternative: Erstelle eine neue, leere Python-Datei und speichere sie (Name z.B.: `aufgabe_b4.py`) im gleichen Ordner wie die Datei `null79.py`. Importiere das Modul `null79`, das du schon in Aufgabe A3 verwendet hast (`from null79 import names, numbers`). | - Alternative: Erstelle eine neue, leere Python-Datei und speichere sie (Name z.B.: `aufgabe_b4.py`) im gleichen Ordner wie die Datei `null79.py`. Importiere das Modul `null79`, das du schon in Aufgabe A3 verwendet hast (`from null79 import names, numbers`). |
| - Schreibe selbständig deine Funktion `binary_search(l, v)`: Sie soll die Position von `v` in der Liste `l` zurückgeben. Wenn nichts gefunden wird, soll die Funktion `None` zurückgeben. | - Schreibe selbständig deine Funktion `binary_search(l, v)`: Sie soll die Position von `v` in der Liste `l` zurückgeben. Wenn nichts gefunden wird, soll die Funktion `None` zurückgeben. |
| - Dein Code sollte so aufgebaut sein, dass du nur die Variable `name` ändern musst, damit ein neuer, korrekter Satz ausgegeben wird. | - Dein Code sollte so aufgebaut sein, dass du nur die Variable `name` ändern musst, damit ein neuer, korrekter Satz ausgegeben wird. |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| |
| <code python> | <code python> |
| - Rufe nun die Funktion vier mal auf: Für `Annina` und `Lyanna` – jeweils mit der linearen und mit der binären Suche. | - Rufe nun die Funktion vier mal auf: Für `Annina` und `Lyanna` – jeweils mit der linearen und mit der binären Suche. |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| |
| <code python> | <code python> |
| Was passiert, wenn du statt nach Telefonnummern statt nach Namen suchst? Funktioniert die Binärsuche? Weshalb nicht? Was müssten wir ändern, damit sie funktioniert? | Was passiert, wenn du statt nach Telefonnummern statt nach Namen suchst? Funktioniert die Binärsuche? Weshalb nicht? Was müssten wir ändern, damit sie funktioniert? |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung:| | ++++Lösung:| |
| Die Liste muss **sortiert** sein, damit wir Binärsuche verwenden können. Das Telefonbuch ist aber nach Namen sortiert, nicht nach Telefonnummern. Wir müssten ein Kopie anfertigen und beide Listen nach Telefonnummer sortieren. | Die Liste muss **sortiert** sein, damit wir Binärsuche verwenden können. Das Telefonbuch ist aber nach Namen sortiert, nicht nach Telefonnummern. Wir müssten ein Kopie anfertigen und beide Listen nach Telefonnummer sortieren. |
| </code> | </code> |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| |
| <code python> | <code python> |
| Rekursion eignet sich für viele Probleme, die sich mit _Divide & Conquer_ (_Teile & Herrsche_) lösen lassen: Probleme, die wir für den trivialen Fall mit einem Element lösen können, und die wir effizient von einem grösseren in ein kleineres Problem überführen können. | Rekursion eignet sich für viele Probleme, die sich mit _Divide & Conquer_ (_Teile & Herrsche_) lösen lassen: Probleme, die wir für den trivialen Fall mit einem Element lösen können, und die wir effizient von einem grösseren in ein kleineres Problem überführen können. |
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| <nodisp 1> | <nodisp 2> |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| |
| <code python binaere_suche_rekursiv.py> | <code python binaere_suche_rekursiv.py> |
gra