ads1_2021/code/python/src/algorithms/search/binary.py

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

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# IMPORTS
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from src.local.maths import *;
from src.local.typing import *;

from src.core.log import *;
from src.algorithms.methods import *;

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# GLOBAL VARIABLES/CONSTANTS
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# CHECKS
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def preChecks(L: List[int], **_):
    assert L == sorted(L), 'Ungültiger Input: L muss aufsteigend sortiert sein!';
    return;

def postChecks(L: List[int], x: int, index: int, **_):
    if x in L:
        assert index >= 0, 'Der Algorithmus sollte nicht -1 zurückgeben.';
        assert L[index] == x, 'Der Algorithmus hat den falschen Index bestimmt.';
    else:
        assert index == -1, 'Der Algorithmus sollte -1 zurückgeben.';
    return;

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# ALGORITHM binary search
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@algorithmInfos(name='Binärsuchalgorithmus', outputnames=['index'], preChecks=preChecks, postChecks=postChecks)
def BinarySearch(L: List[int], x: int) -> int:
    '''
    Inputs: L = Liste von Zahlen, x = Zahl.

    Annahme: L sei aufsteigend sortiert.

    Outputs: Position von x in L, sonst −1 wenn x nicht in L.
    '''
    if len(L) == 0:
        logDebug('x nicht in L');
        return -1;
    AddTimeCost();
    m = math.floor(len(L)/2);
    if L[m] == x:
        logDebug('x in Position m gefunden');
        return m;
    elif x < L[m]:
        logDebug('Suche in linker Hälfte fortsetzen.');
        index = BinarySearch(L=L[:m], x=x);
        return index;
    else: # x > L[m]
        logDebug('Suche in rechter Hälfte fortsetzen.');
        index = BinarySearch(L=L[m+1:], x=x);
        if index >= 0:
            index += (m + 1); # NOTE: muss Indexwert kompensieren
        return index;