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📚 Algorithmes de recherche classiques

Survol et attentes

Les développeurs sont appelés à trouver des solutions à de nouveaux problèmes, souvent en créant un algorithme sur mesure pour la tâche.

Rechercher une valeur dans une liste est un problème qui connaît déjà plusieurs solutions. Étudier certaines solutions de base vous aide, comme développeur en herbe, à comprendre comment les algorithmes sont structurés et à voir le lien entre un algorithme et la structure de données sous-jacente.

Pour ces types de problèmes, au quotidien, vous utiliserez généralement des solutions optimisées comme les méthodes contains ou binarySearch des différents objets de votre langage de programmation.

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette leçon vous devrez être en mesure de :

• Différencier la recherche séquentielle avec la recherche binaire selon des descriptions, du pseudocode, des diagrammes ou des exemples d’implémentation.

Critères de succès

• Je suis capable d’expliquer un algorithme de recherche séquentielle ou binaire pour des tableaux.
• Je suis capable d’utiliser la méthode contains (et indexOf quand elle est disponible) de collections comme les String, ArrayList, HashMap, etc. pour faire une recherche appliquant les algorithmes optimisés dans la bibliothèque standard Java.

Notes

RechercheSequentielle(liste, cible)
    pour chaque élément dans la liste
        si élément = cible
            retourner vrai
    retourner faux

public static boolean sequentialSearch(int[] elements, int target) {
    for (int i = 0; i < elements.length; i++) {
        if (elements[i] == target) {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

RechercheBinaire(liste, cible)
    gauche = 0
    droite = taille(liste) - 1
    tant que gauche <= droite
        milieu = (gauche + droite) / 2
        si liste[milieu] = cible
            retourner vrai
        sinon si liste[milieu] < cible
            gauche = milieu + 1
        sinon 
            droite = milieu - 1
    retourner faux

public static boolean binarySearch(int[] elements, int target) {
    int left = 0;
    int right = elements.length - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        if (target == elements[mid]) {
            return true;
        } else if (target < elements[mid]) {
            right = mid - 1;
        } else { // target > elements[mid]
            left = mid + 1;
        }
    }
    return false;
}

Exercices

Revue interactive - CSAwesome

anglais

Vous pouvez trouvez des vidéos explicatives, des exemples d’implémentations Java et des exercices interactifs en lien avec ce sujet sur le site CS Awesome, notamment la section suivante :

• Section 7.5 Algorithmes de recherche

Une recherche séquentielle/linéaire adaptée

Créer un algorithme de recherche séquentielle qui retourne TOUS les index des éléments identiques à la valeur recherchée. Si l’élément n’est pas trouvé, la liste retournée devrait être vide. Vous pouvez utiliser un ArrayList pour stocker les index trouvés.

La signature de la méthode serait alors :

public static ArrayList<Integer> sequentialSearch(int[] elements, int target)

Créez une classe Algos.java pour y mettre cette méthode.

Lancer les tests dans AlgosTest.java (clic-droit et ‘Enregistrer le lien sous’ pour enregistrer le fichier dans votre dossier de projet) pour vérifier votre implémentation. Suivre les étapes 1 à 4 pour ajouter JUnit à votre projet avant de lancer les tests.

Une méthode pour vérifier si un tableau est trié

Créer une autre méthode dans la classe Algos qui vérifie si un tableau d’entiers est trié en ordre croissant. Cette condition est un prérequis pour les algorithmes de recherche binaire.

La signature de la méthode serait :

public static boolean isSorted(int[] elements)

Il devrait retourner true si le tableau est trié et false sinon.

Ajoutez ces tests à votre fichier AlgoTest.java (voir la tâche précédente), à l’intérieur de la classe existante. Mettre le document en forme après le copier-coller pour vérifier que la structure a été maintenue durant l’opération.

    @Test
    public void testIsSortedWithUnsorted() {
        int[] a = { 2, 1, 3, 4, 5 };
        assertEquals(false, Algos.isSorted(a));
    }

    @Test
    public void testIsSortedWithEqual() {
        int[] a = { 1, 1, 1, 1, 1 };
        assertEquals(true, Algos.isSorted(a));
    }

    @Test
    public void testIsSortedWithSorted() {
        int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        assertEquals(true, Algos.isSorted(a));
    }