Rekursive Suche in einem Feld

[marvpaul]

Hallo, will eine rekursive Methode zum durchsuchen eines Feldes schreiben. Wie die Suche funktioniert ist erstmal relativ nebensächlich, mir geht es nur darum das in der Main-Methode erzeugte Feld auch in der Such-Methode nutzen zu können. Mein Quellcode schaut so aus:

package rekursivesuche;

public class rekursivesuche {	

	public static void main(String[] args){
	int suche = 8;
	int zahlenfeld[] = {5, 3, 6, 8, 1, 8, 8, 7, 5, 3, 0, 1};//Zahlenwert erzeugen
	//sortieren
	int hilfe; //Zwischenspeicher beim Tauschen
	 for (int j = 0; j < zahlenfeld.length-j; j++){ 
		 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length-1; i++){ //Durchlauf des Feldes - Abstand
			 if (zahlenfeld[i] < zahlenfeld[i+1]){ //Wenn Vorgänger größer ist dann wird getauscht --> Am Ende des Durchlaufs kleinste Zahl an zahlenfeld.length-j
				 hilfe = zahlenfeld[i]; //Tausch
				 zahlenfeld[i] = zahlenfeld[i+1];
				 zahlenfeld[i+1] = hilfe;
			 } 
		 } 
	 }
	 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length; i++){ //Durchlauf des Feldes
		 System.out.print(zahlenfeld[i] + " "); //Ausgabe der Feldvariablen 
	 }
	 suche();
	}
	public static void suche(){
		//Mittelwert des Arrays bilden
		int l = 0;
		int r = zahlenfeld.length;
		int m = (l + r)/2;
		if(zahlenfeld[m] == suche) 
			return zahlenfeld[];
				
		
	}
}

Problem ist: In der Methode suche ist das zahlenfeld nicht mehr bekannt, wie kann ich mein Feld methodenübergreifend deklarieren?

 

[njans]

Übergib das Array doch einfach als Parameter deiner suche() Methode.

 

[marvpaul]

package rekursivesuche;

public class rekursivesuche {	

	public static void main(String[] args){
	int suche = 8;
	int zahlenfeld[] = {5, 3, 6, 8, 1, 8, 8, 7, 5, 3, 0, 1};//Zahlenwert erzeugen
	//sortieren
	int hilfe; //Zwischenspeicher beim Tauschen
	 for (int j = 0; j < zahlenfeld.length-j; j++){ 
		 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length-1; i++){ //Durchlauf des Feldes - Abstand
			 if (zahlenfeld[i] < zahlenfeld[i+1]){ //Wenn Vorgänger größer ist dann wird getauscht --> Am Ende des Durchlaufs kleinste Zahl an zahlenfeld.length-j
				 hilfe = zahlenfeld[i]; //Tausch
				 zahlenfeld[i] = zahlenfeld[i+1];
				 zahlenfeld[i+1] = hilfe;
			 } 
		 } 
	 }
	 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length; i++){ //Durchlauf des Feldes
		 System.out.print(zahlenfeld[i] + " "); //Ausgabe der Feldvariablen 
	 }
	 suche(zahlenfeld[]);
	}
	public static void suche(int zahlenfeld[]){
		//Mittelwert des Arrays bilden
		int l = 0;
		int r = zahlenfeld.length;
		int m = (l + r)/2;
		if(zahlenfeld[m] == suche) 
			return zahlenfeld[];
				
		
	}
}

Wie denn? Hab es so hier probiert und das geht nicht!

 

[Gucky]

Die eckigen Klammern sind nur für Zugriffe auf Elemente des Arrays. Wenn du das ganze Array übergeben willst, so musst du sie weg lassen.

 

[njans]

Siehe gucky

Ebenso:
Gewöhne dir gleich an aus

public static void suche(int zahlenfeld[])

Das zu machen:

public static void suche(int[] zahlenfeld)

Array-Klammern sind Teil des Typs nicht des Namens.

 

[Gucky]

Dazu noch kurz: Dem Compiler ist es egal aber die erste Schreibweise ist schwerer zu lesen und "grammatikalisch" falsch.

 

[arilou]

Dein Sortieralgorithmus ist ein (leicht modifizierter) Bubblesort.
Dazu: Es ist unschön, während eines for-Schleifenlaufs an der Endbedingung herumzudrehen.
Bei dir läuft die Schleife bis (zahlenfeld.length-j), was sich aufgrund sich änderndem j bei jedem Durchlauf ändert.
Dadurch kann der Compiler den Code nicht optimieren; besser du wählst als Laufbedingung gleich
j < (zahlenfeld.length / 2)
, das bleibt immer derselbe Wert. (Und ist obendrein falsch, denn Bubblesort hat worst case = n(n-1)/2, aber das /2 müsste im inneren Schleifenzähler i anschlagen, und nicht außen bei j.)

Anders gesagt:
Bei manchen Wert-Anordnungen sortiert dein "Sortieralgorithmus" nicht korrekt.

 

[marvpaul]

Danke Leute, ihr habt mir sehr geholfen. Habe jetzt auch mitbekommen das mein Bubblesort falsch sortiert und dementsprechend das -j rausgenommen, heißt also so hier: for (int j = 0; j < zahlenfeld.length; j++), das geht m.A.n. auch.

Habe jetzt auch weiter an der Suche gearbeitet und es klappt soweit. Leider bekomme ich es nicht hin ihn bis zum Ende des Feldes laufen zu lassen wenn ich die Methode rekursiv gestalte bzw habe keine passende Abbruchbedingung gefunden und das ganze endet mit einem out of bounds. Mein Quellcode mit der Suche (sicher nicht optimal) bis zu EINEM passendem Wert schaut so aus:

package rekursivesuche;

public class rekursivesuche {	

	public static void main(String[] args){
	int suche = 8;
	
	int zahlenfeld[] = {5, 3, 6, 8, 1, 8, 8, 7, 5, 3, 0, 1};//Zahlenwert erzeugen
	int l = 0; //"Linkes Ende" des Arrays
	int r = zahlenfeld.length; //"Rechtes Ende" des Arrays
	int m = (l + r)/2; //"die Mitte" des Arrays 
	//sortieren
	
	int hilfe; //Zwischenspeicher beim Tauschen
	 for (int j = 0; j < zahlenfeld.length; j++){ 
		 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length-1; i++){ //Durchlauf des Feldes - Abstand
			 if (zahlenfeld[i] > zahlenfeld[i+1]){ //Wenn Vorgänger größer ist dann wird getauscht --> Am Ende des Durchlaufs kleinste Zahl an zahlenfeld.length-j
				 hilfe = zahlenfeld[i]; //Tausch
				 zahlenfeld[i] = zahlenfeld[i+1];
				 zahlenfeld[i+1] = hilfe;
			 } 
		 } 
	 }
	 for (int i = 0; i < zahlenfeld.length; i++){ //Durchlauf des Feldes
		 System.out.println(zahlenfeld[i] + " "); //Ausgabe der Feldvariablen 
	 }
	 suche(zahlenfeld, suche, m, r, l);
	}
	public static void suche(int zahlenfeld[], int suche, int m, int r, int l){
		if(zahlenfeld[m] == suche) {
			System.out.println("an der Stelle " + m + " steht die Zahl " + suche);
		}
		if(zahlenfeld[m]> suche){
			r = m - 1;
			m = (l + r)/2;
			suche(zahlenfeld, suche, m, r, l);
		}
		else if(zahlenfeld[m] < suche){
			l = m + 1;
			m = (l + r)/2;
			suche(zahlenfeld, suche, m, r, l);
		}
		
	}
}

Meine Frage: Wie kann ich die rekursive Methode Suche nun so erweitern, dass sie auch die weiteren Stellen des Arrays, die mit meiner Variablen suche identisch sind, ausgibt?

Hatte überlegt in die If-Bedingung zahlenfeld[m] == suche zwei weitere Bedingung einzubauen, wenn m ungleich 0 bzw. ungleich zahlenfeld.length ist müsste er die Methode erneut aufrufen (weil er ja noch nicht bis zum Ende gesucht hat und weitere Zahlen im sortierten Feld existieren könnten). Bin aber wie gesagt nicht auf die Abbruch-Bedingung gekommen und habe zu weit gesucht!

 

[Gucky]

Das Zahlenfeld ist doch sortiert. Von welcher Seite aus suchst du denn?
Wenn du von "unten" suchst, so könntest du die Methode so definieren:

public ArrayList<Integer> such(int[] array, int index, ArrayList<Integer> funde){
 if (m == zahlenfeld.length) gib funde zurück;
 if (zahlenfeld[index] == suchZahl){
  füge index funde hinzu;
  inkrementiere index;
  gib suche(array, index, funde) zurück;
 if (zahlenfeld[index] > suchZahl) gib funde zurück;
 inkrementiere index;
 gib suche(array, index, funde) zurück;
}

 

[marvpaul]

Ich will die Suche ja optimieren und führe deswegen den Mittelwert und die rechte und linke Grenze des Arrays. Die verändern sich je nach dem wie groß die gesuchte Variable ist. Und ich bekomm es nicht hin das er nach dem ersten gefundenen Wert weiter suchen soll. Dein vorgeschlagener Pseudocode funktioniert nur für bestimmte Zahlen (z.B. nicht für 3) und wirft ein out of bounds (lag vllt. auch an meiner Umsetzung).

 

[Flown]

So ich liefere dir jetzt man eine normal rekursive Methode zum Suchen von Indizes (hierfür keine Ordnung nötig!) und dann noch deine Wunschimplementierung. Ich möchte mich nochmals in Prosa dazu äußern, denn viele Menschen finden es schwer eine Rekursion zu bauen.

1. (Optional) Eine simple Schnittstelle bieten (bei mir: binarySearchIndices(int[], int)
2. Parameter für die Rekursion zusammenstellen
   • Das Array mit den Daten selbst
   • Die gesuchte Nummber
   • Ein Indizes-Array
   • Aktuell gefundene Objekte (später für die Längenbestimmung des Indizes Array nötig)
   • Start des Suchbereichs
   • Ende des Suchbereichs
3. Abbruchbedingungen schaffen
   • Wenn Start und Ende gleich sind (d.h. Array leer) -> gib die Funde zurück
   • Wenn Start und Ende ein Element eingrenzen -> Prüfen ob die Zahl die Gesuchte ist, wenn ja: in das Indizesarray eintragen und Fundanzahl erhöhen
4. Rekursion bilden
   • Pivotelement ermitteln (Mitte zwischen Start und Ende)
   • Wenn gesuchte Zahl kleiner dem Element an der Pivotstelle, dann die Methode nochmals mit dem neuen Bereich Start bis Pivotelement starten
   • Wenn gesuchte Zahl größer dem Element an der Pivotstelle, dann die Methode nochmals mit dem neuen Bereich Pivotelement bis Ende starten
   • Wenn die gesuchte Zahl an der Pivotstelle steht, erst Methode mit Start bis Pivot aufrufen und danach Pivot bis Ende

Und hier der Code:

public class Search {
  
  public static void main(String... args) {
    int[] array = { 5, 3, 6, 8, 1, 8, 8, 7, 5, 3, 0, 1 };
    Arrays.sort(array);
    System.out.println(Arrays.toString(array));
    long start = System.nanoTime();
    int[] indices = searchIndices(array, 1);
    long duration = System.nanoTime() - start;
    System.out.println("linear search took: " + duration);
    System.out.println(Arrays.toString(indices));
    start = System.nanoTime();
    int[] indices2 = binarySearchIndices(array, 1);
    duration = System.nanoTime() - start;
    System.out.println("binsearch took: " + duration);
    System.out.println(Arrays.toString(indices2));
  }
  
  public static int[] binarySearchIndices(int[] array, int number) {
    int[] indices = new int[array.length];
    int found = binarySearchIndices(array, number, indices, 0, 0, array.length);
    return Arrays.copyOfRange(indices, 0, found);
  }
  
  private static int binarySearchIndices(int[] array, int number, int[] indices, int found, int start, int end) {
    // case: empty - array : []
    if (end - start <= 0) {
      return found;
    }
    // case: one element - array [element]
    else if (end - start <= 1) {
      if (array[start] == number) {
        indices[found++] = start;
      }
      return found;
    }
    // case: range - array [element, ...]
    else {
      // pivot element
      int m = (start + end) / 2;
      // number must be on the left side of array
      if (array[m] > number) {
        return binarySearchIndices(array, number, indices, found, start, m);
      }
      // number must be on the right side of array
      else if (array[m] < number) {
        return binarySearchIndices(array, number, indices, found, m, end);
      }
      // number is hit but more could be on the left and/or right side
      else {
        int f = binarySearchIndices(array, number, indices, found, start, m);
        return binarySearchIndices(array, number, indices, f, m, end);
      }
    }
  }
  
  public static int[] searchIndices(int[] array, int number) {
    int[] indices = new int[array.length];
    int found = searchIndices(array, number, indices, 0, 0, array.length);
    return Arrays.copyOfRange(indices, 0, found);
  }
  
  private static int searchIndices(int[] array, int number, int[] indices, int found, int cur, int length) {
    if (cur == length) {
      return found;
    }
    if (array[cur] == number) {
      indices[found++] = cur;
    }
    return searchIndices(array, number, indices, found, cur + 1, length);
  }
}

 

[marvpaul]

Vielen Dank für deine Mühen Flown!