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| gf_informatik:suchen_und_sortieren [2026-01-15 07:39] – hof | gf_informatik:suchen_und_sortieren [2026-04-04 20:02] (aktuell) – hof | ||
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| ====== Suchen und Sortieren ====== | ====== Suchen und Sortieren ====== | ||
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| Der Sänger von _079_ will die Telefonnummer der Angebeteten unter allen möglichen Schweizer Mobilfunknummern (10-stellig) mit dem Präfix `079` herausfinden. Dafür probiert er sämtliche Nummern von `079 000 00 00` bis `079 999 99 99` durch, was natürlich ziemlich lange dauert... | Der Sänger von _079_ will die Telefonnummer der Angebeteten unter allen möglichen Schweizer Mobilfunknummern (10-stellig) mit dem Präfix `079` herausfinden. Dafür probiert er sämtliche Nummern von `079 000 00 00` bis `079 999 99 99` durch, was natürlich ziemlich lange dauert... | ||
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| #### Aufgabe A1 - 079 | #### Aufgabe A1 - 079 | ||
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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)? | ||
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| ++++Lösung| | ++++Lösung| | ||
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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 |
| - | <code python lineare_suche.py> | + | <html>< |
| names = [' | names = [' | ||
| ' | ' | ||
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| ' | ' | ||
| ' | ' | ||
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| - Schreibe eine Python-Funktion `linear_search(l, | - Schreibe eine Python-Funktion `linear_search(l, | ||
| - Test: Der Funktionsaufruf `print(linear_search(names, | - Test: Der Funktionsaufruf `print(linear_search(names, | ||
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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: |
| - | - Vergleiche das Element an jedem Index mit dem gesuchten Wert `v`. | + | - Vergleiche das Element an jedem Index (also `l[index]`) |
| - 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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| - | < | + | < |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| | ||
| - | <code python> | + | <html>< |
| def linear_search(l, | def linear_search(l, | ||
| for i in range(len(l)): | for i in range(len(l)): | ||
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| index = linear_search(names, | index = linear_search(names, | ||
| print(numbers[index]) | print(numbers[index]) | ||
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| ++++ | ++++ | ||
| </ | </ | ||
| Zeile 110: | Zeile 113: | ||
| Für das kleine Telefonbuch oben ist es nicht so wichtig, wie schnell der Such-Algorithmus ist. Was aber, wenn wir wirklich alle 10 Millionen Kombinationen durchprobieren? | Für das kleine Telefonbuch oben ist es nicht so wichtig, wie schnell der Such-Algorithmus ist. Was aber, wenn wir wirklich alle 10 Millionen Kombinationen durchprobieren? | ||
| - | Für diese Aufgabe benötigst du zusätzlich eine weitere Python-Datei, | + | Für diese Aufgabe benötigst du zusätzlich eine weitere Python-Datei, |
| - | <code python> | + | Verwende deine `linear_search()` Funktion, um die richtige Telefonnummer von Lyanna herauszufinden. Wie lange dauert die Suche? |
| + | |||
| + | <html>< | ||
| from null79 import names, numbers | from null79 import names, numbers | ||
| - | </ | ||
| - | Damit das funktioniert, | + | index = 42 # TODO: Suche den Index von Lyanna! |
| + | name = names[index] | ||
| + | tel = numbers[index] | ||
| + | print(f' | ||
| + | </ | ||
| + | |||
| + | Oben ist die Datei `null79.py` | ||
| - | == Mit WebtigerPython | + | == Mit WebTigerPython |
| - | Am einfachsten geht das mit [[https:// | + | Am einfachsten geht das mit [[https:// |
| - | ++++ Mit TigerPython :| | + | ++++ Mit TigerPython |
| Lade die Datei [[https:// | Lade die Datei [[https:// | ||
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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] | + | tel = numbers[index] |
| - | print("Die Telefonnummer von " + name + " | + | print(f'Die Telefonnummer von {name} ist {tel}') |
| </ | </ | ||
| ++++ | ++++ | ||
| == Aufgabe == | == Aufgabe == | ||
| - | Verwende deine `linear_search()` Funktion, um die richtige Telefonnummer von Lyanna herauszufinden. Wie lange dauert die Suche? | ||
| - | < | + | < |
| ++++Lösung mit Code| | ++++Lösung mit Code| | ||
| - | <code python Aufgabe A3.py> | + | <html>< |
| from null79 import names, numbers | from null79 import names, numbers | ||
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| name = ' | name = ' | ||
| - | idx = linear_search(names, | + | index = linear_search(names, |
| - | if idx == None: | + | if index == None: |
| print(" | print(" | ||
| else: | else: | ||
| - | tel = numbers[idx] | + | tel = numbers[index] |
| - | print("Die Telefonnummer von " + name + " | + | print(f'Die Telefonnummer von {name} ist {tel}') |
| print(" | print(" | ||
| print(" | print(" | ||
| print(" | print(" | ||
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| ++++ | ++++ | ||
| Zeile 168: | Zeile 177: | ||
| 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> | + | <html>< |
| 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 ': |
| - | </code> | + | print(f' |
| + | </bottom-editor></ | ||
| - | < | + | < |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| | ||
| - | <code python time_algos.py> | + | <html>< |
| from null79 import names, numbers | from null79 import names, numbers | ||
| import time | import time | ||
| + | |||
| def linear_search(l, | def linear_search(l, | ||
| for i in range(len(l)): | for i in range(len(l)): | ||
| Zeile 189: | Zeile 203: | ||
| return i | return i | ||
| return None | return None | ||
| + | |||
| def stopwatch(name): | def stopwatch(name): | ||
| start = time.time() | start = time.time() | ||
| index = linear_search(names, | index = linear_search(names, | ||
| elapsed = time.time() - start | elapsed = time.time() - start | ||
| - | print("Lineare Suche für {0} dauerte {1:.1f}s" | + | print(f'Lineare Suche für {name} dauerte {elapsed:.1f}s') |
| + | |||
| + | stopwatch(' | ||
| stopwatch(' | stopwatch(' | ||
| - | stopwatch(' | + | stopwatch(' |
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| ++++ | ++++ | ||
| </ | </ | ||
| Zeile 209: | Zeile 224: | ||
| ++++ | ++++ | ||
| - | < | + | < |
| ++++Code| | ++++Code| | ||
| - | <code python> | + | <html>< |
| idx = linear_search(numbers, | idx = linear_search(numbers, | ||
| print(names[idx]) | print(names[idx]) | ||
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| ++++ | ++++ | ||
| </ | </ | ||
| Zeile 224: | Zeile 239: | ||
| Nun sind die Namen in `null79.names` *alphabetisch sortiert*. Sobald wir einen Namen antreffen, der alphabetisch nach dem gesuchten Wert liegt, können wir die Suche abbrechen. Strings können in Python mit den `>` und `<` Operatoren verglichen werden: | Nun sind die Namen in `null79.names` *alphabetisch sortiert*. Sobald wir einen Namen antreffen, der alphabetisch nach dem gesuchten Wert liegt, können wir die Suche abbrechen. Strings können in Python mit den `>` und `<` Operatoren verglichen werden: | ||
| - | <code python> | + | <html>< |
| s1 = ' | s1 = ' | ||
| s2 = ' | s2 = ' | ||
| Zeile 231: | Zeile 246: | ||
| else: | else: | ||
| print(s1 + ' liegt im Alphabet nach ' + s2) | print(s1 + ' liegt im Alphabet nach ' + s2) | ||
| - | </code> | + | </bottom-editor></ |
| Erweitere deine Funktion `linear_search()` wie folgt: | Erweitere deine Funktion `linear_search()` wie folgt: | ||
| Zeile 238: | Zeile 253: | ||
| * 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. | ||
| - | < | + | < |
| ++++Lösung| | ++++Lösung| | ||
| <code python> | <code python> | ||