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gf_informatik:suchen_und_sortieren [2025-10-03 06:25] – [Aufgabe A3: Zäh Millione Kombinatione] hofgf_informatik:suchen_und_sortieren [2026-02-24 07:33] (aktuell) – [Aufgabe A3: Zäh Millione Kombinatione] hof
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 Direkt zu [[gf_informatik:suchen_und_sortieren:sortieren|Sortieren]] Direkt zu [[gf_informatik:suchen_und_sortieren:sortieren|Sortieren]]
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 +++++Lernziele lineare und binäre Suche:|
 +   * Ich kann erklären, wie die lineare Suche und wie die binäre Suche funktioniert.
 +   * Ich kann die beiden Such-Algorithmen (linear und binär) miteinander vergleichen, d.h. Unterschiede, Vor- und Nachteile/Voraussetzungen erklären. 
 +   * Ich kann für eine gegebene Anzahl Einträge (Listen-Länge) die maximale Anzahl Abfragen für beide Such-Algorithmen berechnen.
 +   * Ich kann eine Funktion ''linear\_search(list, value)'' definieren, die nach der linearen Suche die **Position** von ''value'' in ''list'' zurückgibt. 
 +   * Ich kann eine Funktion ''binary\_search(list, value)'' definieren, die nach der binären Suche die **Position** von ''value'' in ''list'' zurückgibt.
 +   * Ich kann Suchfunktionen (linear und binär) verwenden, um in mehreren zusammenpassenden Listen zusammengehörende Elemente zu finden – Beispiel: Ausgehend vom Namen über dessen Index in der Namensliste die entsprechende Nummer aus der Nummernliste ermitteln.
 +++++
 +
  
 ==== Einführung ==== ==== Einführung ====
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 1. Wie lange dauerte die Suche, wenn wir nicht einmal die Vorwahl kennen würden (aber wüssten, dass alle Nummern mit `0` beginnen)? 1. Wie lange dauerte die Suche, wenn wir nicht einmal die Vorwahl kennen würden (aber wüssten, dass alle Nummern mit `0` beginnen)?
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Lösung| ++++Lösung|
  
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 === Algorithmus === === Algorithmus ===
-Der einfachste Such-Algorithmus probiert alle Telefonnummern von der kleinsten zur grössten durch. Die Zeit für die Suche steigt proportional mit der Anzahl möglichen Nummern an - wir sagen auch, dass die Zeit **linear** mit der Grösse des Suchbereichs wächst, und sprechen von **Linearer Suche**.+Der einfachste Such-Algorithmus probiert alle Telefonnummern von der kleinsten zur grössten durch. Die Zeit für die Suche steigt **proportional** mit der Anzahl möglichen Nummern an - wir sagen auch, dass die Zeit **linear** mit der Grösse des Suchbereichs wächst, und sprechen von **Linearer Suche**.
  
 Würden wir statt _079_ nicht einmal die Vorwahl kennen, wäre die Suche nochmals zwei Dezimalstellen länger (wenn alle Telefonnummern mit 0 beginnen). Wir müssten also statt 6.5 sogar über 600 Jahre suchen. Würden wir statt _079_ nicht einmal die Vorwahl kennen, wäre die Suche nochmals zwei Dezimalstellen länger (wenn alle Telefonnummern mit 0 beginnen). Wir müssten also statt 6.5 sogar über 600 Jahre suchen.
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 Betrachte folgenden Datensatz mit Namen und Telefonnummern. Wir haben zwei parallele Listen, die erste mit Namen, die zweite mit den dazugehörigen Telefonnummern. Am gleichen Index ist in der ersten Liste der Name, in der zweiten die Telefonnummer gespeichert. Betrachte folgenden Datensatz mit Namen und Telefonnummern. Wir haben zwei parallele Listen, die erste mit Namen, die zweite mit den dazugehörigen Telefonnummern. Am gleichen Index ist in der ersten Liste der Name, in der zweiten die Telefonnummer gespeichert.
  
-Zum Beispiel finden für den Index `1` Anela in `names[1]` und ihre Nummer 0790000001 in `numbers[1]`.+Zum Beispiel finden wir für den Index `1` Anela in `names[1]` und ihre Nummer 0790000001 in `numbers[1]`.
  
 <code python lineare_suche.py> <code python lineare_suche.py>
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          'Lumiel', 'Lyanna', 'Meyra', 'Miriel',          'Lumiel', 'Lyanna', 'Meyra', 'Miriel',
          'Narcissa', 'Nisha', 'Runa', 'Yuna']          'Narcissa', 'Nisha', 'Runa', 'Yuna']
-numbers = ['0790000000', '0790000001', '00790000002', '0790000003',+numbers = ['0790000000', '0790000001', '0790000002', '0790000003',
            '0790000004', '0790000005', '0790000006', '0790000007',            '0790000004', '0790000005', '0790000006', '0790000007',
            '0790000008', '0790000009', '0790000010', '0790000011',            '0790000008', '0790000009', '0790000010', '0790000011',
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 ++++Tipps (zuerst ohne Tipps versuchen!)| ++++Tipps (zuerst ohne Tipps versuchen!)|
-  - Gehe IN der Funktion die Liste `l` alle möglichen Indices (Positionen) durch. +  - Gehe IN der Funktion die Liste `l` alle möglichen Indices (Positionen) durch ([[gf_informatik:programmieren_iii#indirekte_for-schleife|indirekte for-Schleife]]). 
-  - Vergleiche das Element an jedem Index mit dem gesuchten Wert `v`.+  - Vergleiche das Element an jedem Index (also `l[index]`) mit dem gesuchten Wert `v`.
   - Wenn es gleich ist: Gib den Index zurück.   - Wenn es gleich ist: Gib den Index zurück.
   - Ausserhalb der Funktion: Lese nun aus der **anderen** Liste das Element mit dem eben ermittelten Index aus.   - Ausserhalb der Funktion: Lese nun aus der **anderen** Liste das Element mit dem eben ermittelten Index aus.
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-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Lösung| ++++Lösung|
 <code python> <code python>
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 Damit das funktioniert, muss die Datei `null79.py` im gleichen Ordner gespeichert sein, wie unser selbstgeschriebener Code. Damit das funktioniert, muss die Datei `null79.py` im gleichen Ordner gespeichert sein, wie unser selbstgeschriebener Code.
  
-== Mit WebtigerPython == +== Mit WebTigerPython == 
-Am einfachsten geht das mit [https://wtp.ethz.ch/#?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&vanilla_python=true|diesem WebtigerPython-Link]] - die Datei ist hier bereits hinterlegt.+Am einfachsten geht das mit [[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|diesem WebtigerPython-Link]] - die Datei ist hier bereits hinterlegt.
  
-== Mit TigerPython ==+++++ Mit TigerPython :|
 Lade die Datei [[https://kantonsschuleromanshorn.sharepoint.com/:u:/s/FSInformatik/EQpO02ZUBldHmbYjEgKka_YBeaBaTHf1IUd-lrtYrdZJkA?download=1|null79.py]] herunter und speichere sie im selben Ordner wie dein Code. Lade die Datei [[https://kantonsschuleromanshorn.sharepoint.com/:u:/s/FSInformatik/EQpO02ZUBldHmbYjEgKka_YBeaBaTHf1IUd-lrtYrdZJkA?download=1|null79.py]] herunter und speichere sie im selben Ordner wie dein Code.
  
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 from null79 import names, numbers from null79 import names, numbers
  
-index = 42+index = 42  # TODO: Suche den Index von Lyanna!
 name = names[index] name = names[index]
 telnr = numbers[index] telnr = numbers[index]
-print("Die Telefonnummer von " + name + " ist " + telnr)+print(f'Die Telefonnummer von {name} ist {telnr}')
 </code> </code>
 +++++
 == Aufgabe == == Aufgabe ==
  
 Verwende deine `linear_search()` Funktion, um die richtige Telefonnummer von Lyanna herauszufinden. Wie lange dauert die Suche? Verwende deine `linear_search()` Funktion, um die richtige Telefonnummer von Lyanna herauszufinden. Wie lange dauert die Suche?
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Lösung mit Code| ++++Lösung mit Code|
 <code python Aufgabe A3.py> <code python Aufgabe A3.py>
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 name = 'Lyanna' name = 'Lyanna'
-idx = linear_search(names, name) +index = linear_search(names, name) 
-if idx == None:+if index == None:
     print("Du weisch immer no nüt het si gseit")     print("Du weisch immer no nüt het si gseit")
 else: else:
-    tel = numbers[idx] +    tel = numbers[index] 
-    print("Die Telefonnummer von " + name + " ist " + tel)+    print(f'Die Telefonnummer von {name} ist {telnr}')
     print("144 hei si gseit!")     print("144 hei si gseit!")
     print("Wie isch das nume passiert, hei si gseit.")     print("Wie isch das nume passiert, hei si gseit.")
Zeile 158: Zeile 168:
 Wir möchten genau wissen, wie lange die Suche dauert, auch wenn es hoffentlich nicht 6.5 Jahre sind. Wir möchten genau wissen, wie lange die Suche dauert, auch wenn es hoffentlich nicht 6.5 Jahre sind.
  
-Um in Python die Zeit zu stoppen, kannst du das `time` Modul verwenden. Wie lange dauert die Suche für die `Lyanna`? Wie lange für `Annina`? Weshalb der Unterschied?+Um in Python die Zeit zu stoppen, kannst du das `time` Modul verwenden. Wie lange dauert die Suche für die `Lyanna`? Wie lange für `Annina` oder `Zoraya`? Weshalb der Unterschied?
  
 <code python> <code python>
 import time import time
 +# Startzeitpunkt bestimmen
 start = time.time() start = time.time()
-# do something+ 
 +# TODO: Hier muss die Suche passieren 
 + 
 +# Endzeitpunkt bestimmen und Differenz zum Start berechnen
 elapsed = time.time() - start elapsed = time.time() - start
-print("do something took " + str(elapsed) + "s")+# Ausgabe - das ':1f' bewirkt die Darstellung mit einer Nachkommastelle 
 +print(f'Vergangene Zeit: {elapsed:1f}s')
 </code> </code>
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Lösung| ++++Lösung|
 <code python time_algos.py> <code python time_algos.py>
 from null79 import names, numbers from null79 import names, numbers
 import time import time
 + 
 def linear_search(l, v): def linear_search(l, v):
     for i in range(len(l)):     for i in range(len(l)):
Zeile 179: Zeile 194:
             return i             return i
     return None     return None
 + 
 def stopwatch(name): def stopwatch(name):
     start = time.time()     start = time.time()
     index = linear_search(names, name)     index = linear_search(names, name)
     elapsed = time.time() - start     elapsed = time.time() - start
-    print("Lineare Suche für {0} dauerte {1:.1f}s".format(name, elapsed)) +    print(f'Lineare Suche für {name} dauerte {elapsed:.1f}s') 
 +  
 +stopwatch('Annina')
 stopwatch('Lyanna') stopwatch('Lyanna')
-stopwatch('Annina')+stopwatch('Zoraya')
 </code> </code>
 ++++ ++++
Zeile 199: Zeile 215:
 ++++ ++++
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Code| ++++Code|
 <code python> <code python>
Zeile 228: Zeile 244:
   * Ist die Liste sortiert, soll die Suche abbrechen, wenn wir im Alphabet bereits weiter sind als der gesuchte Wert.   * Ist die Liste sortiert, soll die Suche abbrechen, wenn wir im Alphabet bereits weiter sind als der gesuchte Wert.
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
 ++++Lösung| ++++Lösung|
 <code python> <code python>
  • gf_informatik/suchen_und_sortieren.1759472746.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2025-10-03 06:25
  • von hof