Algoritmos de Búsqueda y Ordenación Avanzados

En este ejercicio aprenderás a implementar algoritmos avanzados de búsqueda y ordenación en Java. A través de ejercicios prácticos, trabajarás con algoritmos como la **búsqueda binaria**, **quicksort**, **mergesort** y otros algoritmos eficientes, mejorando la velocidad y rendimiento de tus programas. Este ejercicio es esencial para entender cómo optimizar operaciones de búsqueda y ordenación, claves en aplicaciones que manejan grandes volúmenes de datos.

Tema

Algoritmos Avanzados y Optimizaciones

Ejercicio Java

En este ejercicio, crearás un programa en Java que implemente algoritmos avanzados de búsqueda y ordenación. El programa deberá ser capaz de realizar la búsqueda de un elemento en una lista utilizando **búsqueda binaria**, y ordenar una lista de números utilizando algoritmos como **quicksort** y **mergesort**. Comenzarás implementando cada uno de estos algoritmos, luego probarás su eficiencia comparando el tiempo de ejecución y la precisión en diferentes conjuntos de datos. Este ejercicio te ayudará a comprender cómo aplicar y optimizar algoritmos de búsqueda y ordenación en Java para mejorar el rendimiento de tus programas.

Instrucciones:

  1. Implementa el algoritmo de **búsqueda binaria** para encontrar un elemento en una lista ordenada.
  2. Implementa el algoritmo **quicksort** para ordenar una lista de números de manera eficiente.
  3. Implementa el algoritmo **mergesort** y compáralo con quicksort en términos de eficiencia.
  4. Prueba los algoritmos con diferentes tamaños de datos y mide el tiempo de ejecución.
  5. Compara la eficiencia de los tres algoritmos de búsqueda y ordenación con conjuntos de datos pequeños y grandes.

Este ejercicio te proporcionará una comprensión sólida de cómo implementar y optimizar algoritmos avanzados de búsqueda y ordenación en Java, mejorando el rendimiento de tus programas mediante técnicas eficientes de manipulación de datos.


import java.util.Arrays;

public class AlgoritmosBusquedaOrdenacion {

    // Implementación de Búsqueda Binaria
    public static int busquedaBinaria(int[] arr, int x) {
        int izquierda = 0, derecha = arr.length - 1;
        while (izquierda <= derecha) {
            int medio = izquierda + (derecha - izquierda) / 2;

            if (arr[medio] == x)
                return medio;
            if (arr[medio] < x)
                izquierda = medio + 1;
            else
                derecha = medio - 1;
        }
        return -1; // Elemento no encontrado
    }

    // Implementación de Quicksort
    public static void quicksort(int[] arr, int bajo, int alto) {
        if (bajo < alto) {
            int pivote = particionar(arr, bajo, alto);
            quicksort(arr, bajo, pivote - 1);
            quicksort(arr, pivote + 1, alto);
        }
    }

    // Función auxiliar de partición para quicksort
    private static int particionar(int[] arr, int bajo, int alto) {
        int pivote = arr[alto];
        int i = (bajo - 1);
        for (int j = bajo; j < alto; j++) {
            if (arr[j] <= pivote) {
                i++;
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
        int temp = arr[i + 1];
        arr[i + 1] = arr[alto];
        arr[alto] = temp;
        return i + 1;
    }

    // Implementación de Mergesort
    public static void mergesort(int[] arr) {
        if (arr.length < 2) return;
        int mid = arr.length / 2;
        int[] left = Arrays.copyOfRange(arr, 0, mid);
        int[] right = Arrays.copyOfRange(arr, mid, arr.length);

        mergesort(left);
        mergesort(right);
        merge(arr, left, right);
    }

    // Función auxiliar para merge en mergesort
    private static void merge(int[] arr, int[] left, int[] right) {
        int i = 0, j = 0, k = 0;
        while (i < left.length && j < right.length) {
            if (left[i] <= right[j]) {
                arr[k++] = left[i++];
            } else {
                arr[k++] = right[j++];
            }
        }
        while (i < left.length) arr[k++] = left[i++];
        while (j < right.length) arr[k++] = right[j++];
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Lista de números
        int[] arr = {12, 4, 7, 9, 2, 5, 1, 8, 3, 6};

        // Búsqueda Binaria (solo después de ordenar)
        quicksort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println("Lista ordenada: " + Arrays.toString(arr));

        int x = 5;
        int resultado = busquedaBinaria(arr, x);
        if (resultado == -1) {
            System.out.println("El número " + x + " no se encontró en la lista.");
        } else {
            System.out.println("El número " + x + " se encuentra en el índice " + resultado);
        }

        // Mergesort
        int[] arr2 = {12, 4, 7, 9, 2, 5, 1, 8, 3, 6};
        mergesort(arr2);
        System.out.println("Lista ordenada con Mergesort: " + Arrays.toString(arr2));
    }
}

 Salida:

Lista ordenada: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12]
El número 5 se encuentra en el índice 4
Lista ordenada con Mergesort: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12]

Este programa implementa tres algoritmos clave: **búsqueda binaria**, **quicksort** y **mergesort**. El **quicksort** y el **mergesort** son algoritmos avanzados de ordenación, mientras que la **búsqueda binaria** permite encontrar un elemento en una lista ordenada de manera eficiente. La salida muestra la lista ordenada y la ubicación de un elemento buscado en ella.


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