Algorithmen und Datenstrukturen

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1 1 Lehrstuhl für Informatik I Algorithmen und Datenstrukturen Wintersemester 2014/15 Organisatorisches Vorlesung: Übungsbetreuung: Übungen: Alexander Wolff (E29) Krzysztof Fleszar (E13) Alexej Grigorjew Anna Aumann Christoph Hagen Maximilian Lankl Michael Leeming Thomas Prantl

2 3 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 4 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 5... 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 6 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 7 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 Inf II Seminar Softwareprakt. Wahl pflicht Progr.-Prakt. Rechenanlagen Bachelorarbeit Theo. Inf. Logik Koll. Allgemeine Schlüsselqualifikationen Seminar Softwaretech. 1 Mathe Inf I Algorithmen+ Inf-Übertrag. Datenstrukt. 10 ECTS 20 h/woche 8

8 9 Organisation I: Wochenplan Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Vorlesung Zuse-HS Finden diese Woche schon statt! Vorlesung Zuse-HS Übung SE I Übung SE I Übung SE II Übung SE II (WueCampus oder Briefkasten) und PABS Ab und zu Laptop nötig! (Außer E40) Abgabe Lösungen 10:15 Ausgabe Ü-Blatter WueCampus Übung SE I Übung SE II

9 10 Organisation II: Semesterplan + Spielregeln Start: heute! 1. Test 2. Test Weihnachten Hl. 3 Könige 3. Test 1. Klausur 14:00 16:00 Turing+Zuse ADS besteht aus 2 Modulen: Übungsmodul: 50% aller Testpunkte (Einzelarbeit) 50% aller Übungspunkte (Arbeit in 2er/3er-Gruppen) 0% Plagiate oder Übungsklausur (3h) am Semesterende Vorlesungsmodul: Vorlesung + Klausur (2h, benotet) Sie dürfen ( oft) wiederholen, solange Sie nicht bestehen. 2. Klausur: , 10:00 12:00, Zuse-HS

10 11 Literatur zu Algorithmen & Datenstrukturen Cormen, Leiserson, Rivest, Stein: Introduction to Algorithms MIT Press, 3. Aufl., Ca. 52 e. Algorithmen eine Einführung Oldenbourg, 3. Aufl., Ca. 80 e. oder 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.

11 12 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 Programmiervorkurs ; URL fürs WS14: Arbeiten Sie insbesondere alle Übungsaufgaben durch!

12 13 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 ein! Vorlesungsfolien und Übungsblätter: wuecampus2.uni-wuerzburg.de WueCampus Übungseinteilung bis Do, 12:00 Uhr: sb@home Installieren Sie vor Ihrer Übung das Java Development Kit (JDK 8u20 Standard Edition): die Java-Entwicklungsumgebung Eclipse (neuste Version):