Algorithmen und Datenstrukturen

Transkript

1 Lehrstuhl für Informatik I Algorithmen und Datenstrukturen Wintersemester 2013/14 Organisatorisches Vorlesung: Übungsbetreuung: Übungen: Programmiertutorium: Alexander Wolff (E29) Krzysztof Fleszar (E13) Markus Ankenbrand Thomas Prantl Florian Wisheckel Alexej Grigorjew David Pfrang Anna Seufert Florian Wisheckel (E40)

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. Softwareprakt. Mathe Inf III Mathe Inf II Seminar Wahl pflicht Theo. Inf. Progr.-Prakt. Rechenanlagen Bachelorarbeit Algorithmische Graphentheorie Logik Koll. Allgemeine Schlüsselqualifikationen Seminar Softwaretech. 1 Mathe Inf I Algorithmen+ Inf-Übertrag. Datenstrukt. 10 ECTS 20 h/woche

8 Organisation I: Wochenplan Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Vorlesung Zuse-HS Vorlesung Zuse-HS Programmiertutorium E40 10:00 12:00 Abgabe Lösungen 12:00 Ausgabe Ü-Blatter WueCampus Finden diese Woche schon statt! Übung SE I Übung E40 Übung SE II Übung SE II Laptop nötig! (Außer E40) Übung SE I Übung SE II

9 Organisation II: Semesterplan Start: heute! 1. Test 2. Test Weihnachten Hl. 3 Könige 3. Test 1. Klausur 10:00 12:00 Turing+Zuse Spielregeln. Sie kriegen Ihre ETCS, wenn Sie zur Klausur zugelassen werden. Dazu brauchen Sie: 40% aller Testpunkte (Einzelarbeit) 50% aller Übungspunkte (Arbeit in 2er/3er-Gruppen) 0% Plagiate und die Klausur bestehen: 1. Termin oder 2. Termin Sie dürfen ( oft) wiederholen, solange Sie nicht bestehen. 2. Klausur: , 10:00 12:00, Zuse-HS

10 Literatur I 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 Literatur II 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/

12 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, 13:00 Uhr: sb@home Installieren Sie vor Ihrer Übung das Java Development Kit (JDK 7u40 Standard Edition): die Java-Entwicklungsumgebung Eclipse (neuste Version):