Softwaretechnologie für Fortgeschrittene Teil Eide Stunde I, teil I (auf Basis von Thaller)

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1 Softwaretechnologie für Fortgeschrittene Teil Eide Stunde I, teil I (auf Basis von Thaller) Köln 26. November 2015

2 I. Rekapitulation 2

3 Gegenstand v Abstrakte Überlegungen zum Wesen der Information. v Darstellung von Information in geeigneten Strukturen auf (digitalen) Rechnern. v Entwicklung von Algorithmen, die auf diesen Strukturen operieren. v Einbettung in eine Methodologie, die die Konstruktion von Programmen aus geeigneten Strukturen und Algorithmen ermöglicht. 3

4 Arten von Information 1. "Selbstabbildende Information". Es kann "gerechnet" werden. Bilder. 2. "Kodierte Information". Zeichenketten und Teilketten können verglichen werden. Texte. 3. "Symbolische Information". Terme können verglichen werden. Terminologien, "Ontologien" u.ä. 4

5 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger Tegenberger Tekekenperger 5

6 Soundex 1 Das erste Zeichen jedes Namens wird beibehalten. 2 W und H werden ignoriert. 3 A, E, I, O, U und Y ergeben keinen Codewert, gelten jedoch als "Trenner" (s.regel 5). 4 Die anderen Zeichen werden nach folgenden Regeln umgewandelt. 4.1 B, P, F, V ==> C, G, J, K, Q, S, X, Z ==> D, T ==> L ==> M, N ==> R ==> 6 5 Ergeben zwei aufeinanderfolgende Zeichen denselben Code, wird er nur einmal gewertet. Sind sie durch einen "Trenner" (s. oben Regel 3) getrennt, wird er 6 jedoch wiederholt.

7 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger Tegenberger Tekekenperger 7

8 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T Regel 1 Tegenberger Tekekenperger 8

9 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger Tx Regel 2 Tegenberger Tekekenperger 9

10 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T x Regel 3 Tegenberger Tekekenperger 10

11 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T 2 Regel 4.2 Tegenberger Tekekenperger 11

12 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T 2x Regel 5 Tegenberger Tekekenperger 12

13 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T 2 x Regel 3 Tegenberger Tekekenperger 13

14 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T 2 5 Regel 4.5 Tegenberger Tekekenperger 14

15 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger T 2 51 Regel 4.1 Tegenberger Tekekenperger 15

16 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger Tekekenperger 16

17 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger T Regel 1 Tekekenperger 17

18 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger Tx Regel 2 Tekekenperger 18

19 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger T 2 Regel 4.2 Tekekenperger 19

20 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger T 2x Regel 3 Tekekenperger 20

21 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger T 2 5 Regel 4.5 Tekekenperger 21

22 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger è T251 T 2 51 Regel 4.1 Tekekenperger 22

23 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger è T251 Tekekenperger T 2 2 Regeln 4.2 / 5 / 3 23

24 Soundex Problem: Welche der drei folgenden Namen sind gleich? Theckenperger è T251 Tegenberger è T251 Tekekenperger è T225 * 24

25 Algorithmen: Definition Ein Algorithmus ist eine Funktion f(d ein, D aus ), die Eingabedaten D ein in Ausgabedaten D aus schrittweise transformiert und dabei bestimmte Bedingungen erfüllt. 25

26 Algorithmen: Eigenschaften 1. Exaktheit. Die Funktion f kann präzise auf formale Weise beschrieben werden. 2. Finitheit. Die Beschreibung von f ist endlich lang. 3. Vollständigkeit. Die Beschreibung von f umfasst alle vorkommenden Fälle. 4. Effektivität. Die Einzelschritte sind elementar und real ausführbar. 5. Terminierung. Die Funktion f hält nach endlich vielen Schritten an und liefert ein Resultat. 6. Determinismus. Die Funktion f liefert bei gleichen Eingabewerten stets das gleiche Ergebnis, wobei die Folge der Einzelschritte für jeden Eingabewert genau festgelegt ist. 26

27 Arten von Information 1. "Selbstabbildende Information". Es kann "gerechnet" werden. Bilder. 2. "Kodierte Information". Zeichenketten und Teilketten können verglichen werden. Texte. 3. "Symbolische Information". Terme können verglichen werden. Terminologien, "Ontologien" u.ä. 27

28 Towers of Hanoi Situation in einem Tempel in Hanoi: Ein Turm von 100 Scheiben auf einer Spindel (S1). Eine leere Spindel (S2). Eine weitere leere Spindel (S3). Transportiere S1 so nach S2 - wobei S3 als Zwischenlager verwendet werden darf - dass: Jeweils nur die oberste Scheibe von einem Turm genommen wird. Niemals eine größere Scheibe auf einer kleineren liegt. Prophezeiung: Ist das erledigt, ist das Ende der Welt gekommen. 28

29 Towers of Hanoi S1 S2 S3 29

30 Towers of Hanoi S1 S2 S3 30

31 Towers of Hanoi S1 S2 S3 31

32 Towers of Hanoi S1 S2 S3 32

33 Towers of Hanoi S1 S2 S3 33

34 Towers of Hanoi S1 S2 S3 34

35 Towers of Hanoi S1 S2 S3 35

36 Towers of Hanoi S1 S2 S3 36

37 Lösung I Towers of Hanoi 1. Finde jemand, der die obersten 99 Scheiben von S1 nach S3 transportiert. 2. Transportiere die unterste Scheibe von S1 nach S2. 3. Finde jemand, der die obersten 99 Scheiben von S3 nach S2 transportiert. 37

38 Lösung II Towers of Hanoi 1. Besteht der zu transportierende Turm aus mehr als einer Scheibe, finde jemand, der einen Turm von n-1 Scheiben von S1 nach S3 transportiert. Nutze S2 als Zwischenablage. 2. Transportiere selbst die unterste Scheibe von S1 nach S2. 3. Besteht der zu transportierende Turm aus mehr als einer Scheibe, finde jemand, der einen Turm von n-1 Scheiben von S3 nach S2 transportiert. Nutze S1 als Zwischenablage. 38

39 Towers of Hanoi Lösung III function transport( int n, stack spindel1, stack spindel2, stack spindel3) { if (n >1) transport(n-1,spindel1,spindel3,spindel2); schritt(spindel1,spindel2); if (n>1) transport(n-1,spindel3,spindel2,spindel1); } function schritt( stack spindel1, stack spindel2) { spindel2.push(spindel1.pop()); } 39

40 Fragen Towers of Hanoi 1. Wie viele Mitarbeiter werden benötigt? n 2. Wieviele Transferschritte? 2 n Wie lange? Schritte == ca Schritt == 1 Sekunde ==> ca Sekunden == ca. 4 * Jahre * 40

41 Arten von Information 1. "Selbstabbildende Information". Es kann "gerechnet" werden. Bilder. 2. "Kodierte Information". Zeichenketten und Teilketten können verglichen werden. Texte. 3. "Symbolische Information". Terme können verglichen werden. Terminologien, "Ontologien" u.ä. 41

42 Minimal neighbour Original Ergebnis 42

43 Minimal neighbour Ersetze in jeder Zeile jedes Pixel durch den niedrigsten Pixelwert der dieses Pixels umschreibenden 3 x 3 Matrix. 43

44 Minimal neighbour 44

45 Minimal neighbour

46 Minimal neighbour

47 Minimal neighbour

48 Minimal neighbour

49 Minimal neighbour

50 Minimal neighbour

51 Minimal neighbour

52 Minimal neighbour

53 Minimal neighbour

54 Minimal neighbour * 54

55 Gegenstand v Abstrakte Überlegungen zum Wesen der Information. v Darstellung von Information in geeigneten Strukturen auf (digitalen) Rechnern. v Entwicklung von Algorithmen, die auf diesen Strukturen operieren. v Einbettung in eine Methodologie, die die Konstruktion von Programmen aus geeigneten Strukturen und Algorithmen ermöglicht. 55