Algoritma pencarian

Dalam ilmu komputer, sebuah algoritma pencarian dijelaskan secara luas adalah sebuah algoritma yang menerima masukan berupa sebuah masalah dan menghasilkan sebuah solusi untuk masalah tersebut, yang biasanya didapat dari evaluasi beberapa kemungkinan solusi. Sebagian besar algoritma yang dipelajari oleh ilmuwan komputer adalah algoritma pencarian. Himpunan semua kemungkinan solusi dari sebuah masalah disebut ruang pencarian. Algortima pencarian brute-force atau pencarian naif/uninformed menggunakan metode yang sederhana dan sangat intuitif pada ruang pencarian, sedangkan algoritma pencarian informed menggunakan heuristik untuk menerapkan pengetahuan tentang struktur dari ruang pencarian untuk berusaha mengurangi banyaknya waktu yang dipakai dalam pencarian.

Pencarian uninformed

Sebuah algoritma pencarian uninformed adalah algoritma yang tidak mempertimbangkan sifat alami dari permasalahan. Oleh karena itu algoritma tersebut dapat diimplementasikan secara umum, sehingga dengan implementasi yang sama dapat digunakan pada lingkup permasalahan yang luas, hal ini berkat abstraksi. Kekurangannya adalah sebagian besar ruang pencarian adalah sangat besar, dan sebuah pencarian uninformed (khususnya untuk pohon) membutuhkan banyak waktu walaupun hanya untuk contoh yang kecil. Sehingga untuk mempercepat proses, kadang-kadang hanya pencarian informed yang dapat melakukannya.

Pencarian List

Algoritma pencarian list mungkin adalah algoritma pencarian paling dasar. Tujuannya adalah mencari sebuah elemen dari sebuah himpunan dengan suatu kunci (kemungkinan memuat informasi yang terkait dengan kunci). Oleh karena hal ini adalah masalah yang lazim dalam ilmu komputer, kompleksitas komputasi algoritma-algoritma tersebuh telah dipelajri dengan baik. Algoritma paling sederhana adalah pencarian linear, yang secara sederhana melihat setiap elemen dari list secara berurutan. Waktu pengerjaan algoritma ini adalah O(n), dimana n adalah banyaknya elemen dalam list, dan dapat digunakan langsung pada list yang belum diproses. Algoritma pencarian list yang lebih canggih adalah pencarian biner; waktu pengerjaannya adalah O(log n). Waktu pengerjaannya jauh lebih baik daripada pencarian linear untuk list yang memiliki data banyak, tetapi sebelum dilakukan pencarian list terlebih dahulu harus terurut (lihat algoritma pengurutan) dan juga harus dapat diakses secara acak (pengaksesan acak). Pencarian interpolasi adalah lebih baik dari pencarian biner untuk list terurut yang sangat besar dan terdistribusi merata. Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut.

Tabel hash juga digunakan untuk pencarian list, hanya memerlukan waktu yang konstan untuk mencari pada kasus rata-rata, tetapi memiliki overhead ruang yang lebih dan pada kasus terburuk waktu pengerjaannya adalah O(n). Pencarian lain yang berdasarkan struktur data khusus, menggunakan pohon pencarian biner yang self-balancing (self-balancing binary search tree) dan membutuhkan waktu pencarian O(log n); hal ini dapat dipandang sebagai pengembangan dari ide utama pencarian biner untuk memungkinkan penyisipan dan penghapusan yang cepat. Lihat array asosiatif untuk diskusi lanjut dari struktur data pencarian list.

Sebagian besar algoritma pencarian, seperti pencarian linear, pencarian biner dan pohon pencarian biner yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan costuntuk menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari sebuah kunci, operasi ini disebut pencarian jangkauan (range search). Pengecualin ada pada tabel hash, yang tidak dapat melakukan pencarian tersebut secara efisien.

Pencarian Pohon

Algoritma pencarian pohon adalah jantung dari teknik-teknik pencarian. Algoritma tersebut mencari node dari pohon, terlepas apakah pohon tersebut eksplisit atau implisit (dibangkitkan saat pengerjaan). Prinsip dasarnya adalah sebuah node diambil dari sebuah struktur data, suksesornya diperiksa dan ditambahkan pada struktur data. Dengan memanipulasi struktur data, pohon dieksplorasi dalam urutan yang berbeda-beda, dieksplore dari satu tingkat ke tingkat berikutnya (pencarian Breadth-first) atau mengunjungi node pucuk terlebih dahulu kemudian lacak balik/backtracking (pencarian Depth-first). Contoh lain dari pencarian pohon antara lain [[pencarian iterative deepening depth== Pencarian uninformed ==

Sebuah algoritma pencarian uninformed adalah algoritma yang tidak mempertimbangkan sifat alami dari permasalahan. Oleh karena itu algoritma tersebut dapat diimplementasikan secara umum, sehingga dengan implementasi yang sama dapat digunakan pada lingkup permasalahan yang luas, hal ini berkat abstraksi. Kekurangannya adalah sebagian besar ruang pencarian adalah sangat besar, dan sebuah pencarian uninformed (khususnya untuk pohon) membutuhkan banyak waktu walaupun hanya untuk contoh yang kecil. Sehingga untuk mempercepat proses, kadang-kadang hanya pencarian informed yang dapat melakukannya.

Pencarian List

Algoritma pencarian list mungkin adalah algoritma pencarian paling dasar. Tujuannya adalah mencari sebuah elemen dari sebuah himpunan dengan suatu kunci (kemungkinan memuat informasi yang terkait dengan kunci). Oleh karena hal ini adalah masalah yang lazim dalam ilmu komputer, kompleksitas komputasi algoritma-algoritma tersebuh telah dipelajri dengan baik. Algoritma paling sederhana adalah pencarian linear, yang secara sederhana melihat setiap elemen dari list secara berurutan. Waktu pengerjaan algoritma ini adalah O(n), dimana n adalah banyaknya elemen dalam list, dan dapat digunakan langsung pada list yang belum diproses. Algoritma pencarian list yang lebih canggih adalah pencarian biner; waktu pengerjaannya adalah O(log n). Waktu pengerjaannya jauh lebih baik daripada pencarian linear untuk list yang memiliki data banyak, tetapi sebelum dilakukan pencarian list terlebih dahulu harus terurut (lihat algoritma pengurutan) dan juga harus dapat diakses secara acak (pengaksesan acak). Pencarian interpolasi adalah lebih baik dari pencarian biner untuk list terurut yang sangat besar dan terdistribusi merata. Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut.

Tabel hash juga digunakan untuk pencarian list, hanya memerlukan waktu yang konstan untuk mencari pada kasus rata-rata, tetapi memiliki overhead ruang yang lebih dan pada kasus terburuk waktu pengerjaannya adalah O(n). Pencarian lain yang berdasarkan struktur data khusus, menggunakan pohon pencarian biner yang self-balancing (self-balancing binary search tree) dan membutuhkan waktu pencarian O(log n); hal ini dapat dipandang sebagai pengembangan dari ide utama pencarian biner untuk memungkinkan penyisipan dan penghapusan yang cepat. Lihat array asosiatif untuk diskusi lanjut dari struktur data pencarian list.

Sebagian besar algoritma pencarian, seperti pencarian linear, pencarian biner dan pohon pencarian biner yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan costuntuk menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari sebuah kunci, operasi ini disebut pencarian jangkauan (range search). Pengecualin ada pada tabel hash, yang tidak dapat melakukan pencarian tersebut secara efisien.

Pencarian Pohon

Algoritma pencarian pohon adalah jantung dari teknik-teknik pencarian. Algoritma tersebut mencari node dari pohon, terlepas apakah pohon tersebut eksplisit atau implisit (dibangkitkan saat pengerjaan). Prinsip dasarnya adalah sebuah node diambil dari sebuah struktur data, suksesornya diperiksa dan ditambahkan pada struktur data. Dengan memanipulasi struktur data, pohon dieksplorasi dalam urutan yang berbeda-beda, dieksplore dari satu tingkat ke tingkat berikutnya (pencarian Breadth-first) atau mengunjungi node pucuk terlebih dahulu kemudian lacak balik/backtracking (pencarian Depth-first). Contoh lain dari pencarian pohon antara lain pencarian iterative-deepening, pencarian berbatas kedalaman, pencarian dwiarah dan pencarian uniform-cost.

Pencarian Graf

Banyak permasalahan dalam teori graf dapat dipecahkan dengan memanfaatkan algoritma pencarian, seperti algoritma Dijkstra, algoritma Kruskal's, algoritma tetangga terdekat, dan algoritma Prim.-first|pencarian iterative-deepening]], pencarian berbatas kedalaman, pencarian dwiarah dan pencarian uniform-cost.

Pencarian Graf

Banyak permasalahan dalam teori graf dapat dipecahkan dengan memanfaatkan algoritma pencarian, seperti algoritma Dijkstra, algoritma Kruskal's, algoritma tetangga terdekat, dan algoritma Prim.

Pencarian Informed

Pada pencarian informed, sebuah heuristik yang khusus untuk permasalahan tertentu digunakan sebagai pedoman. Sebuah heuristik yang baik dapat membuat sebuah pencarian informed bekerja secara dramatis melebihi pencarian uninformed.

Terdapat beberapa algoritma pencarian list informed yang dikenali. Salah satu anggota dari algoritma tersebut adalah sebuah hash tabel dengan sebuah fungsi hashing, yaitu algoritma dengan heuristik yang berdasarkan pada permasalahan yang dihadapi. Sebagian besar algoritma informed adalah mengeksplore pohon. Termasuk di dalamnya adalah pencarian Breadth-first, dan A*. Sebagaimana algoritma uninformed, algoritma informed dapat dikembangkan untuk bekerja pada graf.

Pencarian Adversarial

Dalam permainan seperti catur, terdapat sebuah pohon permainan dari semua kemungkinan gerak dari kedua pemain dan konfigurasi hasil dari papan catur, dan kita dapat mencari pada pohon tersebut untuk menemukan strategi permainan yang efektif. Tipe permasalahan ini memiliki karakteristik unik yang mengharuskan kita memperhatikan semua kemungkinan gerak dari lawan yang mungkin terjadi. Untuk melakukannya, program permainan komputer, atau bentuk lain dari kecerdasan buatan seperti perencanaan mesin, biasanya menggunakan algoritma pencarian seperti algoritma minimaks, pemangkasan pohon pencarian dan pemangkasan alpha-beta.

Pemenuhan Kendala

Ini adalah satu jenis pencarian yang memecahkan permasalahan pemenuhan kendala dimana, bukan dengan melihat sebuah jalur, solusinya adalah sebuah himpunan nilai yang diberikan pada sebuah himpunan peubah. Karena peubah-peubah dapat diproses dengan urutan apa saja, algoritma pencarian pohon biasa adalah tidak efisien. Metode pemecahan permasalahan kendala memuat pencarian kombinatorial dan lacak balik, keduanya mengambil keuntungan dari kebebasan yang diasosiasikan dengan permasalahan kendala.

Pencarian Interpolasi

Bayangkan perihal mencari sebuah kata dalam sebuah kamus. Diberikan sembarang kata, anda memiliki beberapa ide perihal dimana membuka kamus untuk mendapatkan huruf pertama dari kata. Dari sana, anda akan memiliki ide untuk membuka beberapa halaman lagi untuk mendapatkan kota yang hampir mirip denan kata. Dan seterusnya, ini adalah ide dasar dari pencarian interpolasi.

Jenis Lain

• Algoritma pencarian string mencari pola dalam string; salah satu struktur data yang populer yang membuat lebih efisien adalah pohon sufiks.
• Algoritma genetika menggunakan ide dari evolusi sebagai heuristik untuk mengurangi ruang pencarian.
• Simulated annealing adalah sebuah algoritma pencariaan probabilistik.
• Pencarian Tabu adalah sebuah teknik untuk mencekah pencarian diskrit menjadi terhenti pada minimum lokal.
• Pencarian Federated

Lihat pula

• Algoritma Pemilihan
• Teorema No-Free-Lunch berhubungan dengan keumuman dari algoritma pencarian untuk kebutuhan pengetahuan ranah.
• Permasalahan Sekretaris adalah sebuah masalah pencarian online (yaitu dipresentasikan secara sekuens) dengan informasi tak lengkap, dan sebuah strategi statistik yang optimal.