Algorithmen und Datenstrukturen

Transkript

1 Lehrstuhl für Informatik I Algorithmen und Datenstrukturen Wintersemester 2016/17 Organisatorisches Vorlesung: Übungsbetreuung: Übungen: Alexander Wolff (E29) Fabian Lipp (E14) André Löffler (E15) Johannes Blum (E26) Johannes Barthelmes Philip Dürholt Fabian Feitsch Tobias Herzing Patrick Ludwig Cameron Reuschel Bernd Zeidler

2 Algorithmen sind (wohldefinierte, endliche) Folgen von Anweisungen, die aus einer Eingabe eine Ausgabe produzieren. Algorithmus Eingabe Ausgabe Beispiele: Kochrezepte Algorithmen zur Verknüpfung (+,,, :) zweier Zahlen in Dezimaldarstellung Euklidscher Algorithmus Dijkstras Algorithmus

3 Algorithmen... Frage: Ist ein ausführbares Java-Programm ein Algorithmus? Ein Algorithmus ist eine (wohldefinierte, endliche) Folge von Anweisungen, die aus einer Eingabe eine Ausgabe produziert. Antwort: Dem Buchstaben der Definition nach: JA. Dem Geiste nach: NEIN. Ich würde sagen: Ein Algorithmus ist ein abstraktes Konzept; ein Programm ist eine Instanz dieses Konzeptes. Algorithmus in natürlicher Sprache oder in Pseudocode fixiert Programmierer ausführbares Programm maschinenlesbar meist länger als Beschreibung des Algorithmus

4 ... und Datenstrukturen Datenstruktur: Konzept, mit dem man Daten speichert und anordnet, so dass man sie schnell finden und ändern kann. Abstrakter Datentyp: beschreibt die Schnittstelle einer Datenstruktur welche Operationen werden unterstützt? Implementierung: wie wird die gewünschte Funktionalität realisiert: wie sind die Daten gespeichert (Feld, Liste,...)? welche Algorithmen implementieren die Operationen?

5 Algorithmen & Datenstrukturen Lernziele: Inhalt: In dieser Veranstaltung werden Sie lernen... die Effizienz von Algorithmen zu messen und miteinander zu vergleichen, grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen in Java zu implementieren, selbst Algorithmen und Datenstrukturen zu entwerfen sowie deren Korrektheit und Effizienz zu beweisen. Grundlagen und Analysetechniken Sortierverfahren Entwurfstechniken für Algorithmen Datenstrukturen Algorithmen für Graphen Systematisches Probieren

6 Ihre Voraussetzungen Schulmathematik, insbesondere: Grundrechenarten & Logarithmus Drei Summen: 1) n i=1 i 2) n i=0 qi 3) n i=1 1 i Linearität des Erwartungswerts Beweise mit vollständiger Induktion Widerspruchsbeweise Bereitschaft sich in Java hineinzudenken und -zuüben Keine Angst vorm Fragenstellen!!! z.b. log b x log b y = log? y x arithmetische Reihe geometrische Reihe harmonische Reihe E[X + Y ] = E[X ] + E[Y ] n n + 1

7 Studienverlaufsplan BA Informatik Sem SWS: ca ECTS Hardwareprakt. Algorithmische Graphentheorie Stochastik für Inf Mathe für Inf II Seminar Softwareprakt. Wahl pflicht Progr.-Praktikum Rechenanlagen Bachelorarbeit Theo. Inf. Logik Projektvorstellung Allgemeine Schlüsselqualifikationen Seminar Softwaretechnik Algorithmen+ Mathe für Inf I Inf.-Übertragung Datenstrukt. 10 ECTS 20 h/woche

8 Organisation I: Wochenplan Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag 1. Briefkasten Lehrstuhl I zwischen Turing- & Zuse-HS 2. PABS Abgabe Lösungen 10:10 Vorlesung Zuse-HS Ausgabe Ü-Blatter WueCampus Vorlesung Zuse-HS Finden diese Woche schon statt! Diese Woche beliebig aussuchen! Übung SE I Übung SE III & ÜR II Übung SE I&III Übung SE II Übung SE II Übung SE II Ab und zu Laptop nötig! Gruppeneinteilung bis Mi, 23:59 Uhr Geben Sie drei Prioritäten an!

9 Organisation II: Semesterplan Di, Do, Do, Start Vorlesung & Übungen 1. Test 2. Test Weihnachtsferien Do, Do, Fr, Fr, Test Letzte ADS-Vorlesung 1. Klausur 2. Klausur

10 Organisatorisches III: Modulversionen ADS < > Modul 2 Module 1 Modul (kombiniert) dito, für Klausurzulassung Pflicht! Übungsmodul: Anmeldung bis ! 40% aller Testpunkte (Einzelarbeit) 50% aller Übungspunkte (Arbeit in 2er/3er-Gruppen) 0% Plagiate oder + Formular (s. WueCampus) Übungsklausur (4h) am Semesterende (kombiniert) dito, Voraussetzung für Bonus (0,3 Notenpunkte falls 1. Klausur bestanden wird) dito { Vorlesungsmodul: Vorlesung + Klausur (benotet) Sie dürfen ( oft) wiederholen, solange Sie nicht bestehen. } dito

11 Motivation Bonus Klausurergebnisse ADS-Klausur vom Anteil bestanden unter denen, die die Bonusbedingungen erfüllt haben: Anteil bestanden unter denen, die die Bonusbedingungen nicht erfüllt haben: 83,7 % 18,5 %

12 Literatur zu Algorithmen & Datenstrukturen Cormen, Leiserson, Rivest, Stein: Introduction to Algorithms MIT Press, 3. Aufl., Ca. 52 e. oder Algorithmen eine Einführung Oldenbourg, 3. Aufl., Ca. 80 e. Ottmann & Widmayer: Algorithmen und Datenstrukturen Spektrum-Verlag, 5. Aufl., Ca. 50 e. Mehlhorn & Sanders: Algorithms and Data Structures: The Basic Toolbox Springer, Ca. 38 e. Goodrich & Tamassia: Data Structures & Algorithms in Java. Wiley, 5. Aufl., Ca. 115 e. Kleinberg & Tardos: Algorithm Design Pearson, Ca. 90 e.

13 Literatur über Java D. Ratz, J. Scheffler, D. Seese, J. Wiesenberger: Grundkurs Programmieren in Java (Band 1) Hanser Verlag C. Ullenboom: Java ist auch eine Insel Galileo Computing openbook.galileocomputing.de/javainsel/ Für alle, die Java noch nicht kennen und nicht beim Vorkurs waren: WueCampus-Kurs Einführung in die Programmierung (WS16): Arbeiten Sie insbesondere alle Übungsaufgaben durch!

14 TO DO Erfüllen Sie die Voraussetzungen? log b x log b y =? Lesen Sie Anhang A im Buch von Corman et al.! Lösen Sie die Übungsaufgaben dazu! Schreiben Sie sich in die VL / Übung ein! Vorlesungsfolien und Übungsblätter: wuecampus2.uni-wuerzburg.de WueCampus Übungseinteilung bis Mi, 23:59 Uhr bitte mit drei Prioritäten: sb@home Installieren Sie vor Ihrer Übung das Java Development Kit (neuste Version): die Java-Entwicklungsumgebung Eclipse (neuste Version):