ads1_2021/code/algorithms/search/interpol.py

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

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

from code.core.log import *;
from code.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 interpolation
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@algorithmInfos(name='Interpolationssuchalgorithmus', outputnames='index', checks=True, metrics=True, preChecks=preChecks, postChecks=postChecks)
def InterpolationSearch(L: List[int], x: int, u: int, v: int) -> int:
    '''
    Inputs: L = Liste von Zahlen, x = Zahl, [u, v] = Suchinterval.

    Annahme: L sei aufsteigend sortiert.

    Outputs: Position von x in L, sonst −1 wenn x nicht in L.
    '''
    if not(L[u] <= x and x <= L[v]):
        logDebug('Element kann sich nicht in der Liste befinden!')
        return -1;
    p = getSuchposition(L=L, x=x, u=u, v=v);
    logDebug('Interpolante von x in (u, v)={uv} ist p = {p}.'.format(uv=(u, v), p=p));
    if L[p] == x:
        logDebug('x in Position p gefunden');
        return p;
    elif x > L[p]:
        logDebug('Suche in rechter Hälfte fortsetzen.');
        return InterpolationSearch(L=L, x=x, u=p+1, v=v);
    else: # x < L[p]
        logDebug('Suche in linker Hälfte fortsetzen.');
        return InterpolationSearch(L=L, x=x, u=u, v=p-1);

def getSuchposition(L: List[int], x: int, u: int, v: int) -> int:
    '''
    Inputs: L = Liste von Zahlen, x = Zahl, [u, v] = Suchinterval.
    Outputs: Interpolierte Position, um Suchinterval ausgeglichen aufzuteilen.
    '''
    AddToCounter();
    r = (x - L[u])/(L[v]-L[u]);
    p = math.floor(u + r*(v-u))
    return p;