Algorithmen und Datenstrukturen

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1 Gustav Pomberger Heinz Dobler Algorithmen und Datenstrukturen Eine systematische Einführung In die Programmierung L PEARSON Studium am trnpmt van Büslnn HÜ;IÜW, Engiund

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Zum Buch,.,. *-.>-^«.f.. Hinweise _..,,.. Handhab un^, des BmJia In Einleitung 21 Teil I Algorithmen und Daten Strukturen - Grundlagen Kapitel 1 Grundbegriffe und elementare Konzepte 1.1 Beiauitie für AlguriÜmieii - Ein eiaier Blick auf den 3.2 Algaihhmus: Beg?i3und Eigenschaften t llflßrlfl \.2.2 Eiyeuicjliailen 1.3 Elemcntaic Bpstandtciic von Aigorithmen [Jatsnnh)nktp und ihm Uatpntypfin :; Aktionen (auch Anweisungen ^n?nannt],,, 1 A AlgnTlthnidn inil Ihr^n Srlinitlfitflljpn AlguiiÜwien: Dtkläiuliuri uiid Aufruf., Funktionsalgorithmcn fifl Alfturilhmon und iluu Schnittstcrllon - Zusammen fassuns Zur SpezifikationsprobJemaTlk von Algorithmen. Dflrutfllliingsfrirnnin für AlgnrithmeD».;' Grafische DarsIcHünssfornien füi 1 Algoritluncn '. i\\ l.ö,j Zu^ainiittMifd^siiu^ der Algorithmen und Programme Vnm Algorithmus mim Möglichkeiten füi dio AusfüluuiXR eines Proaronims Unterschiede zwischen Algorilhmup und Programm., Ü 79

3 Kapitel Z Struktur und systematischer Entwurf von Algorithmen 2.1 GnjndlescndeKoiiBUiddfcziirGeaLHUuiiHi der Struktur vnn Algorithmen Unbflsnhranktfl AhlnnffttmktuT und Konsequenzen.,,._,,, 2.3 BescbjJinkEhr AblautilrLikliiran: TJ-DiagramTnkonBtmkle.,., \ TFdnslorinaticin unbeschrankter A1jUu fu~uk(ureu in D-Diagramms M Transtornjötioii uach Kiiulli Transformation nach Uiilenam, -, ^»,,..,-, 2.4 Erwcilerti? D DicLUiiuiHnikituiiLrukLe.',.,... '1.5 Struklurkinnplexität von AlgorithmflT) und strukturierte HTOgrammierung Uuifkujj,arnelrikiin,...+, Kapitel 3 3,5,3 Metriken nach Halstoad 2.5,3 Sliuklurmelriken iirii:h Syä\etiiahau\u-T Entwurf von l'rin^ip und Vrirgöhflnsmcdell, Schi'iUwtiise Veifeitierung udprtop-dcwn-kntwurf Annvnrfung des Prinrips de.- schrittweisen VcifriuüiuiiH 2.G.3 Ein VoE^irJiHUiiiHidell für dun Entwurf vnn Algorithmen Zueammeniassung, Grundkonzepte zur ModeNjerang von Datenobjfikten >& &'/* 3.1 ALruiiarp 4Jü1anih fivlfi unri -lypen,.. r 3 2 Strukturierte Datenobjekte und -typoa....,.,..-~-v.r, PfllHfli\,.,, Verbünde f"ioßpnii(>«t6tellnng und Kombination von Feldern und Verbuudun L L.,, r.. r 3.2. Vflmfllztn oder dynarnisene Datenob}ektc und typen a.3.1 Zeiger und Zeigprriütnnlyppfi Atlokiercn und Frciaeben vim J.4 VerkiittHlü Listpn Von Feldern zu verkwlleltru LiaEen Einfflrh-varkflJtfllp Liptfln 'A.5 3 G Doppelt-vurkuUi-Lt LidLen und binäre S ^,5.a IMnMrbäüTne 3.S.3 Binäre Suntib^iimB,,., Datedkapselung und abstrakte- DpItJi&trukluren - 3.B.1 Kpllerppnirhpr {stark) als flhslrahe U&teDStruktUF AbstrakteDatemvpen ^.., WartqB^hisnga [quette] als abstrakter Datentyp ß y» 101 ] n OB 1EI7 lütt 109 HU 11B 12U B l.lfl fi S 1Ö2 JP fi 177

4 Kapitel 4 Rekursive Algorithmen 1S7 4.1 Begritt"Rckursion und Siaiidanlbtispiele.. X t,;..>:.;.7-:.;,.;*:, l'akultati'het**ohnung iyi Bildung der Fibmiiitrc:!-Zahlen J Ackejiiiann-FupkÜijU Iflfl 4,2 4, , Primzahlpnlaet 2UU Ausfüliruujj, uudteriuinieruiigrekuwivhr Algorilhmqn 202 Vorgehen beim Entwurf rckmsivej AlfcUJiihiiLUn 207 KefcurBi'nn und Itpralinn * * VeiwumÜsdiüfl vun Rekuraiuu und Iteration^ ^.»^j.*,,»*,»,... %\ l limrekiirsivieruüg. VonKekursionzuIteraiioa l i-.,v4 -,,,. 'ivi 4.4r^l Rekurs ivierung: Vun IlemEion zu Rftkursinn».. *.++.,.., 217 Rekureive Algorithmen auf rckutsiven DatcastrukLurnij 21ö Rpkursiva Algorithmen auf vm-fcefjeten Matea r Rukuiüiv«Aljttn'l"ineu aüfbinüleu (SucJi')Bäunien 220 Zusammenfassung..,,,.,.,, Kapitel 5 Laufzeitkomplexitat von Algorithmen zzy 5.1 Kumplexilüt von Aignrithmfin: riflgnffe und Abgrenzung LaufzdtiUtSüiiiiK und PfO^riiniiuproril Keinanalyse und Lautzeilbcrechnimpi.._., (imhanalysp A&yiiiplüliscäi^ LHuktilkouiplexital und O-Notalinn 249 Teil II Elementare Algorithmen für Standard- ; aufgaben - eine Auswahl 263 Kapitel 6 Suchalgorithmen 0,1 Anwendungsgahifitp und Anforjäsningfin _ 0.2 Sequenzielle Suche Spqupnziillp Suche In Feldern,, Sequentielle Suihe in verketteten Listen, Sequenzielle Suche in Biuürbäunicn Ssqusnzinlle Siirhp in bpkphigen Uehältern. mittels Itcratorcn 0,2.5 LuufZtfilkunipltTUtül der aequen^ii^llen Suthn ß,3 Hlnäre Suthe Binarfi Surha in snrtiprlpn 1'slderti 6,3-2 BijiüJt; SULIIÜ in biuaien Suulibuuinen LaufMiTkomplejäläl, der binären Suche,-,,,, $ H 27Ü

5 ti.4 Sucht) -.,, ,4.1 Grundprinzip des llashing.,..., 2K2 P.4 2 Kash-Kiinkluinfin und Kollisionun 2QA b.4.3 Külii&ioüsbfjhaiidlmifi duith Verkettung 2fl Kollisionsbehandlitng durch nffene A^rflfiRiflmns 2HQ 294 Aufgabtrii, T,,,,, 295 Kapitel 7 l/\ Sortieralgorithmen Anwendungsgebiet!? und Anforderungen Aii&wahlsortleren,,,,-,,,. Einfügeaurliertui Shcll-Sortieren AiiElaiifirhnnrtiflrt*n {Buhhh^scirl) und Comhsurl aus 306 3O9 315 ± 321 Hcap-Datcnslruktui und /feap-snfllflt»*n- 32H Wtiip-DüLenilruktuc t Hcap-Snitieren a T 14 Writa Sortinrvarfahrsn 337 Prubleinknnijilirxiuit 340 Zusammenfassung,,,, 142 Aufgaben - ;i44 Kapitel 8 ft (1.4 Algorithmen zur Erzeugung von p. Umgriffe und Anforderungen. uih Gedächtnis Methoden ziu Erzengvuig von Mfl-thnHun?.\ 34Ü Tests zur Prüfung 7.uxammnn Aufgaben. von /.ufulls^ahlhnfolgan "Jb2 305 Kapitel 9 Exhätistlonsaigorithmen 360 y.l AchL- bzw. n-damen-problera -,., 372 y.2 Allgflmsinp l-'rnhlmnfdrmiimpnjng uml grundlegender LüamigshuiüaLZ... 37Ö H.l Variunlen VÜII BuLklnickiii^-Au^abcn und LÖ&un^cn Standaidproblemstellungen und beinifitier-h«algnrithm*+n 3ÖH Aufgaben

6 Kapitel 10 Algorithmen auf Zeichen ketten RtrprüüL'clidLitJU vun uild üleint?u[nre Opemliunen aurzticherikellen 4U Problem der Mustcrsuche in. Zcidiciiketten ipatiecn Mutcliiuii) 4UB 10.3 Elementare MuHtflraurh-Verfahren _ Musters null-verfuhren uaih Knu(h, Morris und Prall ü Mu5ter5Uch-Verlahron nach Boyor und Moore MuRtfirsiinh-Vflrfahrpn narh Kahtn nnd Karp,...*,, Ausblick: EchU- Muster, lekufätt Ausdrucke und endliche Automaten /ueaminenfaeeung 427 Aufgaben ^... ^... ^. 42fl Teil III Elementare Programmlerparadigmen 431 Kapitel 11 Aufgaben- und moduäorientierte Programmierung 4ij tl,1 l^nrwurf und ItfgAnArhAfran flufgahfinfirinniifirifir fiyiifiniarrrbitokliu'en Beispiel ur Voitfulieiisweise bei aüfgüböutiriöiidartec Sysleraentwicklang Mnilulkiinntrukt - Begriff und Eiganichnfl+m,, - -., Anwendung des MudiElkunslrukls > 4ä1 Zusammenlassung 46D,, _ 461 Kapitel 12 Daten- und transformationsonentierte Programmierung 40a 12.1 Losungsanaatz hu und Aufbau von Systcmurchilektuctii 15.2 [Irammailkfin?nr l^rhrplhnnß d&i y vun Da.leii»lrünien.,, ITI,..,. FT,H. L,_,» 4fifl 12.3 Konstruktion der Analysaiorkomponciitcn,*,, _,, AtlrihutinrtFi Urammatikpn 7iir Hpflrhrpihnng vnn TiänsfuiiiibilitfUipiLiz^dHefi 4Hä 12.5 AJgDtithmi5cbc Inlcrpretation attiibuticrler Crnnunatiken fi Elini^I? von ["Inmpilflr-Cflnurfllnrnn 49ü 12./.VOIEOIIBIISI* triitr zur äyältiuüli^iijuuieiitwiiüiuiw dueeiiurieiiiierler PrngraTnmuysrerne 4^B 7A IJ.H rii 1 n F-II fpivui J nj..»..., äüh Aurgaben -.. -,,,-..-,, 501 Kapitel IS Objektorientierte Programmierung 5ft Zieäder objektorieatiertenpi'üftrquuiücruus -. r-..,-.,--.r 5ÜÖ 532 UbjpIdeimdKlafififln r. 5Q Vererbung., t.._..., H Polymorphismus. Klasscngaiantie und

7 13r3 Siäüscne und dyiittuiibdil 1 Bindung,. r, Abstrakte Klassen, abstrakte Methoden unrt luaseenbibhofheken. 521 ift.7 SvfilnmatiT.hflr Iftitwnrf objflktoriflnliertpr Systemarchilekturön 52a Zuätiiumciif&ssuiifi 535 Aulgaben.,.,,,,..., R33 Literaturverzeichnis b$7 Namen sregi^ter 547 Register 549