#!/usr/bin/env python3
"""
Pure Python implementation of exponential search algorithm
For more information, see the Wikipedia page:
https://en.wikipedia.org/wiki/Exponential_search
For doctests run the following command:
python3 -m doctest -v exponential_search.py
For manual testing run:
python3 exponential_search.py
"""
from __future__ import annotations
def binary_search_by_recursion(
sorted_collection: list[int], item: int, left: int = 0, right: int = -1
) -> int:
"""Pure implementation of binary search algorithm in Python using recursion
Be careful: the collection must be ascending sorted otherwise, the result will be
unpredictable.
:param sorted_collection: some ascending sorted collection with comparable items
:param item: item value to search
:param left: starting index for the search
:param right: ending index for the search
:return: index of the found item or -1 if the item is not found
Examples:
>>> binary_search_by_recursion([0, 5, 7, 10, 15], 0, 0, 4)
0
>>> binary_search_by_recursion([0, 5, 7, 10, 15], 15, 0, 4)
4
>>> binary_search_by_recursion([0, 5, 7, 10, 15], 5, 0, 4)
1
>>> binary_search_by_recursion([0, 5, 7, 10, 15], 6, 0, 4)
-1
"""
if right < 0:
right = len(sorted_collection) - 1
if list(sorted_collection) != sorted(sorted_collection):
raise ValueError("sorted_collection must be sorted in ascending order")
if right < left:
return -1
midpoint = left + (right - left) // 2
if sorted_collection[midpoint] == item:
return midpoint
elif sorted_collection[midpoint] > item:
return binary_search_by_recursion(sorted_collection, item, left, midpoint - 1)
else:
return binary_search_by_recursion(sorted_collection, item, midpoint + 1, right)
def exponential_search(sorted_collection: list[int], item: int) -> int:
"""
Pure implementation of an exponential search algorithm in Python.
For more information, refer to:
https://en.wikipedia.org/wiki/Exponential_search
Be careful: the collection must be ascending sorted, otherwise the result will be
unpredictable.
:param sorted_collection: some ascending sorted collection with comparable items
:param item: item value to search
:return: index of the found item or -1 if the item is not found
The time complexity of this algorithm is O(log i) where i is the index of the item.
Examples:
>>> exponential_search([0, 5, 7, 10, 15], 0)
0
>>> exponential_search([0, 5, 7, 10, 15], 15)
4
>>> exponential_search([0, 5, 7, 10, 15], 5)
1
>>> exponential_search([0, 5, 7, 10, 15], 6)
-1
"""
if list(sorted_collection) != sorted(sorted_collection):
raise ValueError("sorted_collection must be sorted in ascending order")
if sorted_collection[0] == item:
return 0
bound = 1
while bound < len(sorted_collection) and sorted_collection[bound] < item:
bound *= 2
left = bound // 2
right = min(bound, len(sorted_collection) - 1)
return binary_search_by_recursion(sorted_collection, item, left, right)
if __name__ == "__main__":
import doctest
doctest.testmod()
# Manual testing
user_input = input("Enter numbers separated by commas: ").strip()
collection = sorted(int(item) for item in user_input.split(","))
target = int(input("Enter a number to search for: "))
result = exponential_search(sorted_collection=collection, item=target)
if result == -1:
print(f"{target} was not found in {collection}.")
else:
print(f"{target} was found at index {result} in {collection}.")
Dada una matriz ordenada de n
elementos, escriba una función para buscar el índice de un elemento determinado (destino)
arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... 998, 999, 1_000]
objetivo = 998
índice = 0
1. BÚSQUEDA DEL RANGO
índice = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, ..., 512, ..., 1_024
después de 10 iteración tenemos el índice en 1_024 y fuera de la matriz
2. BÚSQUEDA BINARIA
Ahora podemos aplicar la búsqueda binaria en el subarray de 512 y 1_000.
Nota: aplicamos la búsqueda binaria de 512 a 1_000 porque en i = 2^10 = 1_024
la matriz está finisced y el número de destino es menor que el índice más reciente de la matriz ( 1_000 ).
Peor caso: O(log *i*)
donde *i* = índice
(posición) del objetivo
Mejor caso: O(*1*)
O( log *i* )
porque si i es la posición del destino en la matriz, después de duplicar la búsqueda index ⌈log(i)⌉
veces, el algoritmo estará en un índice de búsqueda que es mayor o igual que i. Podemos escribir 2^⌈log(i)⌉ >= i
O ( log *i* )
porque se trata de una simple búsqueda binaria. La complejidad de búsqueda binaria ( como se explica aquí ) es O(*n*)
donde n es la longitud de la matriz. En la búsqueda exponencial, la longitud de la matriz en la que se aplica el algoritmo es 2^i - 2^(i-1)
, en palabras significa (la longitud de la matriz de principio a *i* ) - (la parte de matriz omitida hasta la iteración anterior)
. Es simple verificar que 2^i - 2^(i-1) = 2^(i-1)
.Después de esta explicación detallada, podemos decir que la complejidad de la búsqueda exponencial es:
O(log i) + O(log i) = 2O(log i) = O(log i)
Echemos un vistazo a esta comparación con un ejemplo menos teórico. Imagine que tenemos una matriz con elementos 1_000_000
y queremos buscar un elemento que esté en la posición 4th
. Es fácil ver que: