Hasso-Plattner-Institut
  
Hasso-Plattner-Institut
Prof. Dr. Tobias Friedrich
  
 

Einführung in die Algorithmik (Wintersemester 2015/2016)

Beschreibung

"I would rather have today's algorithms on yesterday's computers than vice versa." -- Philippe Toint

Effiziente Algorithmen sind das mächtigste und vielfältigste Werkzeug der Informatik. Es gibt viele Möglichkeiten, um ein gegebenes Problem zu lösen und die Suche nach einer geeigneten Lösungsidee erfordert Kreativität und eine strukturierte Herangehensweise. Die Mühe lohnt sich, denn eine gute algorithmische Idee und deren effiziente Implementierung ist oftmals viel mehr Wert als pure Rechenkraft.

Doch wie kommt man überhaupt zu einer guten algorithmischen Idee und was macht einen effizienten Algorithmus aus? Wie beweist man, dass ein Algorithmus korrekt ist und wie findet man heraus, wie effizient ein Algorithmus ist? Die Vorlesung "Einführung in die Algorithmik" widmet sich diesen und weiteren Fragen.

Anhand konkreter algorithmischer Probleme (z.B. Sortieren, Suchen, Berechnung kürzester Wege, Minimale Spannbäume,...) werden wir unterschiedliche algorithmische Lösungsansätze kennen lernen und analysieren. Dabei werden wir verstärkt auf das Zusammenspiel der algorithmischen Idee und der passenden Repräsentation der Daten (d.h. der Datenstruktur) eingehen. Algorithmen und Datenstrukturen bilden eine Einheit. Eine gute algorithmische Idee wird nur mit einer passenden Datenstruktur zu einem effizienten Algorithmus und eine geeignete Datenstruktur hat nur dann eine Wirkung, wenn diese optimal ausgenutzt wird. 

Ziel der Vorlesung ist die Entwicklung und Schulung einer strukturierten Herangehensweise an algorithmische Probleme. Wir entwickeln dabei gemeinsam effiziente Algorithmen mit passenden Datenstrukturen, beweisen deren Korrektheit und analysieren deren Resourcenbedarf (Laufzeit und Speicherplatz). Dabei werden wir für einige Probleme bis an die Grenzen des Machbaren stoßen und bestmögliche Algorithmen betrachten.

Die Vorlesung richtet sich an BA-Studierende im fünften oder sechsten Semester und legt die Basis für weiterführende Veranstaltungen im Fachgebiet "Algorithm Engineering".

Voraussetzungen

Voraussetzung für die Vorlesung ist ein grundlegendes Interesse am Knobeln und Problemlösen. Außerdem ist das Verständnis und der Umgang mit einfachem mathematischen Formalismen erforderlich. Das benötigte mathematische Werkzeug (z.B. O-Notation und Rekurrenzen) wird in der Vorlesung eingeführt.

Literatur

Die Vorlesung wird sich zum Teil nach folgendem Buch richten:

  • Th. Ottmann, P. Widmayer: Algorithmen und Datenstrukturen. 4. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2002

Weitere hilfreiche Bücher zum Thema:

  • T. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein: Introduction to Algorithms. Second Edition MIT Press, 2002
  • J. Kleinberg, E. Tardos: Algorithm Design. Pearson, Addison-Wesley 2006

Lern- und Lehrformen

In der Vorlesung werden wir problemorientiert und zum Teil interaktiv arbeiten. Um dies zu erreichen, werden Vorlesungs- und Übungstermine je nach Bedarf gemischt.

Leistungserfassung

Es werden regelmäßig Hausaufgaben gestellt, von deren erfolgreicher Bearbeitung die Zulassung zur Prüfung abhängt.

Termine

Die Veranstaltung wird wöchentlich montags und mittwochs von 13:30-15 Uhr im HS 3 stattfinden. Die Vorlesung beginnt am 12.10.