ads1_2021/code/algorithms/search/binary.py

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

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# IMPORTS
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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

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

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# GLOBAL VARIABLES/CONSTANTS
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

#

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# CHECKS
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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, **_):
    value = L[index] if index >= 0 else None;
    assert value == x, 'Der Algorithmus hat versagt.';
    return;

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# ALGORITHM binary search
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

@algorithmInfos(name='Binärsuchalgorithmus', outputnames='index', checks=True, metrics=True, 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;
    AddToCounter();
    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 L[0], L[1], ..., L[m] fortsetzen, m = {}.'.format(m));
        index = BinarySearch(L=L[:m], x=x);
        return index;
    else: # x > L[m]
        logDebug('Suche in L[m+1], L[m+2], ..., L[len(L)-1] fortsetzen, m = {}.'.format(m));
        index = BinarySearch(L=L[m+1:], x=x);
        return (m + 1) + index; # NOTE: muss Indexwert kompensieren