Algorithmen und Datenstrukturen: eine Einführung mit Java
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| Language: | German |
| Published: |
Heidelberg
dpunkt-Verl.
2004
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| Edition: | 2., überarb. und erw. Aufl. |
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| adam_text | GUNTER SAAKE * KAI-UWE SATTLER ALGORITHMEN UND DATENSTRUKTUREN EINE
EINFUEHRUNG MIT JAVA 2., UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE
DPUNKT.VERLAG INHALTSVERZEICHNIS I GRUNDLEGENDE KONZEPTE 1 1
VORBEMERKUNGEN UND UEBERBLICK 3 1.1 INFORMATIK, ALGORITHMEN UND
DATENSTRUKTUREN 3 1.2 HISTORISCHER UEBERBLICK: ALGORITHMEN 5 1.3 HISTORIE
VON PROGRAMMIERSPRACHEN UND JAVA 6 1.4 GRUNDKONZEPTE DER PROGRAMMIERUNG
IN JAVA 8 2 ALGORITHMISCHE GRUNDKONZEPTE 15 2.1 INTUITIVER
ALGORITHMUSBEGRIFF 15 2.1.1 BEISPIELE FUER ALGORITHMEN 15 2.1.2 BAUSTEINE
FUER ALGORITHMEN 19 2.1.3 PSEUDOCODE-NOTATION FUER ALGORITHMEN 21 2.1.4
STRUKTOGRAMME 26 2.1.5 REKURSION 26 2.2 SPRACHEN UND GRAMMATIKEN 29
2.2.1 BEGRIFFSBILDUNG 30 2.2.2 REGULAERE AUSDRUECKE 31 2.2.3
BACKUS-NAUR-FORM (BNF) 32 2.3 ELEMENTARE DATENTYPEN 34 2.3.1 DATENTYPEN
ALS ALGEBREN 34 2.3.2 SIGNATUREN VON DATENTYPEN 35 2.3.3 DER DATENTYP
BOOL 36 2.3.4 DER DATENTYP INTEGER 37 2.3.5 FELDER UND ZEICHENKETTEN 38
2.4 TERME 40 2.4.1 BILDUNG VON TERMEN 40 2.4.2 ALGORITHMUS ZUR
TERMAUSWERTUNG 42 2.5 DATENTYPEN IN JAVA 43 2.5.1 PRIMITIVE DATENTYPEN
43 2.5.2 REFERENZDATENTYPEN 45 2.5.3 OPERATOREN 49 INHALTSVERZEICHNIS 3
ALGORITHMENPARADIGMEN 53 3.1 UEBERBLICK UEBER ALGORITHMENPARADIGMEN 53 3.2
APPLIKATIVE ALGORITHMEN 54 3.2.1 TERME MIT UNBESTIMMTEN 54 3.2.2
FUNKTIONSDEFINITIONEN 55 3.2.3 AUSWERTUNG VON FUNKTIONEN 55 3.2.4
ERWEITERUNG DER FUNKTIONSDEFINITION 57 3.2.5 APPLIKATIVE ALGORITHMEN 58
3.2.6 BEISPIELE FUER APPLIKATIVE ALGORITHMEN 59 3.3 IMPERATIVE
ALGORITHMEN 67 3.3.1 GRUNDLAGEN IMPERATIVER ALGORITHMEN 67 3.3.2
KOMPLEXE ANWEISUNGEN 70 3.3.3 BEISPIELE FUER IMPERATIVE ALGORITHMEN 73
3.4 DAS LOGISCHE PARADIGMA 79 3.4.1 LOGIK DER FAKTEN UND REGELN 79 3.4.2
DEDUKTIVE ALGORITHMEN 81 3.5 WEITERE PARADIGMEN 85 3.5.1 GENETISCHE
ALGORITHMEN 86 3.5.2 NEURONALE NETZE 89 3.6 UMSETZUNG IN JAVA 92 3.6.1
AUSDRUECKE UND ANWEISUNGEN 93 3.6.2 METHODEN 100 3.6.3 APPLIKATIVE
ALGORITHMEN UND REKURSION 104 4 LITERATURHINWEISE ZUM TEIL I 111 II
ALGORITHMEN 113 5 AUSGEWAEHLTE ALGORITHMEN 115 5.1 SUCHEN IN SORTIERTEN
FOLGEN 115 5.1.1 SEQUENZIELLE SUCHE 116 5.1.2 BINAERE SUCHE 118 5.2
SORTIEREN 122 5.2.1 SORTIEREN: GRUNDBEGRIFFE 122 5.2.2 SORTIEREN DURCH
EINFUEGEN 123 5.2.3 SORTIEREN DURCH SELEKTION 125 5.2.4 SORTIEREN DURCH
VERTAUSCHEN: BUBBLESORT 127 5.2.5 SORTIEREN DURCH MISCHEN: MERGESORT 129
5.2.6 QUICKSORT 133 5.2.7 SORTIERVERFAHREN IM VERGLEICH 136 /
INHALTSVERZEICHNIS XIII I 6 FORMALE ALGORITHMENMODELLE 141 6.1
REGISTERMASCHINEN 141 6.2 ABSTRAKTE MASCHINEN 150 6.3 MARKOV-ALGORITHMEN
154 6.4 CHURCH SCHE THESE 160 6.5 INTERPRETER FUER FORMALE
ALGORITHMENMODELLE IN JAVA .. 162 6.5.1 JAVA: MARKOV-INTERPRETER 162
6.5.2 REGISTERMASCHINE IN JAVA 164 7 EIGENSCHAFTEN VON ALGORITHMEN 171
7.1 BERECHENBARKEIT UND ENTSCHEIDBARKEIT 171 7.1.1 EXISTENZ
NICHTBERECHENBARER FUNKTIONEN 172 7.1.2 KONKRETE NICHTBERECHENBARE
FUNKTIONEN 174 7.1.3 DAS HALTEPROBLEM 176 7.1.4 NICHTENTSCHEIDBARE
PROBLEME 178 7.1.5 POST SCHES KORRESPONDENZPROBLEM 179 7.2 KORREKTHEIT
VON ALGORITHMEN 181 7.2.1 RELATIVE KORREKTHEIT 181 7.2.2 KORREKTHEIT VON
IMPERATIVEN ALGORITHMEN 182 7.2.3 KORREKTHEITSBEWEISE FUER
ANWEISUNGSTYPEN 185 7.2.4 KORREKTHEIT IMPERATIVER ALGORITHMEN AN
BEISPIELEN . 187 7.2.5 KORREKTHEIT APPLIKATIVER ALGORITHMEN 192 7.3
KOMPLEXITAET 194 7.3.1 MOTIVIERENDES BEISPIEL 194 7.3.2 ASYMPTOTISCHE
ANALYSE 195 7.3.3 KOMPLEXITAETSKLASSEN 199 7.3.4 ANALYSE VON ALGORITHMEN
202 8 ENTWURF VON ALGORITHMEN 205 8.1 ENTWURFSPRINZIPIEN 205 8.1.1
SCHRITTWEISE VERFEINERUNG 205 8.1.2 EINSATZ VON ALGORITHMENMUSTERN 206
8.1.3 PROBLEMREDUZIERUNG DURCH REKURSION 206 8.2 ALGORITHMENMUSTER:
GREEDY 207 8.2.1 GREEDY-ALGORITHMEN AM BEISPIEL 207 8.2.2 GREEDY:
OPTIMALES KOMMUNIKATIONSNETZ 209 8.2.3 VERFEINERUNG DER SUCHE NACH
BILLIGSTER KANTE 210 8.3 REKURSION: DIVIDE-AND-CONQUER 212 8.3.1 DAS
PRINZIP »TEILE UND HERRSCHE 212 8.3.2 BEISPIEL: SPIELPLAENE FUER TURNIERE
214 8.4 REKURSION: BACKTRACKING 216 8.4.1 PRINZIP DES BACKTRACKING 217
8.4.2 BEISPIEL: DAS ACHT-DAMEN-PROBLEM 218 I XIV INHALTSVERZEICHNIS 8.5
DYNAMISCHE PROGRAMMIERUNG 221 8.5.1 DAS RUCKSACKPROBLEM 222 8.5.2
REKURSIVE LOESUNG DES RUCKSACKPROBLEMS 223 8.5.3 PRINZIP DER DYNAMISCHEN
PROGRAMMIERUNG 224 9 VERTEILTE BERECHNUNGEN 227 9.1 KOMMUNIZIERENDE
PROZESSE 227 9.2 MODELL DER PETRI-NETZE 228 9.2.1 DEFINITION VON
PETRI-NETZEN 228 9.2.2 FORMALISIERUNG VON PETRI-NETZEN 232 9.2.3 DAS
BEISPIEL DER FUENF PHILOSOPHEN 234 9.3 PROGRAMMIEREN NEBENLAEUFIGER
ABLAEUFE 236 9.3.1 KOORDINIERTE PROZESSE 237 9.3.2 PROGRAMMIEREN MIT
SEMAPHOREN 238 9.3.3 PHILOSOPHENPROBLEM MIT SEMAPHOREN 240 9.3.4
VERKLEMMUNGSFREIE PHILOSOPHEN 242 9.4 BEISPIELREALISIERUNG IN JAVA 244
10 LITERATURHINWEISE ZUM TEIL II 251 IM DATENSTRUKTUREN 253 11 ABSTRAKTE
DATENTYPEN 255 11.1 SIGNATUREN UND ALGEBREN 256 11.2 ALGEBRAISCHE
SPEZIFIKATION 258 11.2.1 SPEZIFIKATIONEN UND MODELLE 259 11.2.2
TERMALGEBRA UND QUOTIENTENTERMALGEBRA 260 11.2.3 PROBLEME MIT INITIALER
SEMANTIK 263 11.3 BEISPIELE FUER ABSTRAKTE DATENTYPEN 264 11.3.1 DER
KELLERSPEICHER (STACK) 265 11.3.2 BEISPIEL FUER KELLERNUTZUNG 267 11.3.3
DIE WARTESCHLANGE (QUEUE) 271 11.4 ENTWURF VON DATENTYPEN 272 12
KLASSEN, SCHNITTSTELLEN UND OBJEKTE IN JAVA 275 12.1 GRUNDZUEGE DER
OBJEKTORIENTIERUNG 275 12.2 KLASSEN UND OBJEKTE IN JAVA 278 12.3
VERERBUNG 283 12.4 ABSTRAKTE KLASSEN UND SCHNITTSTELLEN 290 12.5
AUSNAHMEN 293 12.6 UMSETZUNG ABSTRAKTER DATENTYPEN 295
INHALTSVERZEICHNIS 13 GRUNDLEGENDE DATENSTRUKTUREN 299 13.1 STACK UND
QUEUE ALS DATENTYPEN 299 13.1.1 IMPLEMENTIERUNG DES STACKS 303 13.1.2
IMPLEMENTIERUNG DER QUEUE 304 13.1.3 BEWERTUNG DER IMPLEMENTIERUNGEN 306
13.2 VERKETTETE LISTEN 307 13.3 DOPPELT VERKETTETE LISTEN 314 13.4 DAS
ITERATOR-KONZEPT 319 13.5 JAVA COLLECTION FRAMEWORK 322 14 BAEUME 327
14.1 BAEUME: BEGRIFFE UND KONZEPTE 327 14.2 BINAERER BAUM: DATENTYP UND
BASISALGORITHMEN 330 14.2.1 DER DATENTYP »BINAERER BAUM 330 14.2.2
ALGORITHMEN ZUR TRAVERSIERUNG 335 14.3 SUCHBAEUME 340 14.3.1 SUCHEN IN
SUCHBAEUMEN 341 14.3.2 EINFUEGEN UND LOESCHEN 344 14.3.3 KOMPLEXITAET DER
OPERATIONEN 349 14.4 AUSGEGLICHENE BAEUME 350 14.4.1 ROT-SCHWARZ-BAEUME
351 14.4.2 AVL-BAEUME 360 14.4.3 B-BAEUME 368 14.5 DIGITALE BAEUME 375
14.5.1 TRIES 375 14.5.2 PATRICIA-BAEUME 381 14.6 PRAKTISCHE NUTZUNG VON
BAEUMEN 382 14.6.1 SORTIEREN MIT BAEUMEN: HEAPSORT 382 14.6.2 SETS MIT
BINAEREN SUCHBAEUMEN 389 15 HASHVERFAHREN 393 15.1 GRUNDPRINZIP DES
HASHENS 393 15.2 GRUNDLAGEN UND VERFAHREN 394 15.2.1 HASHFUNKTIONEN 394
15.2.2 BEHANDLUNG VON KOLLISIONEN 396 15.2.3 AUFWAND BEIM HASHEN 400
15.2.4 HASHEN IN JAVA 402 15.3 DYNAMISCHE HASHVERFAHREN 406 15.3.1
GRUNDIDEEN FUER DYNAMISCHE HASHVERFAHREN 407 15.3.2 ERWEITERBARES HASHEN
410 15.3.3 UMSETZUNG DES ERWEITERBAREN HASHENS 412 INHALTSVERZEICHNIS 16
GRAPHEN 417 16.1 ARTEN VON GRAPHEN 417 16.1.1 UNGERICHTETE GRAPHEN 418
16.1.2 GERICHTETE GRAPHEN 419 16.1.3 GEWICHTETE GRAPHEN 420 16.2
REALISIERUNG VON GRAPHEN 421 16.2.1 KNOTEN- UND KANTENLISTEN 421 16.2.2
ADJAZENZMATRIX 422 16.2.3 GRAPHEN ALS DYNAMISCHE DATENSTRUKTUREN 422
16.2.4 TRANSFORMATIONEN ZWISCHEN DARSTELLUNGEN 423 16.2.5 VERGLEICH DER
KOMPLEXITAET 424 16.2.6 EINE JAVA-KLASSE FUER GRAPHEN 424 16.3 AUSGEWAEHLTE
GRAPHENALGORITHMEN 426 16.3.1 BREITENDURCHLAUF 427 16.3.2
TIEFENDURCHLAUF 431 16.3.3 ZYKLENFREIHEIT UND TOPOLOGISCHES SORTIEREN
435 16.4 ALGORITHMEN AUF GEWICHTETEN GRAPHEN 437 16.4.1 KUERZESTE WEGE
438 16.4.2 DIJKSTRAS ALGORITHMUS 439 16.4.3 KUERZESTE WEGE MIT NEGATIVEN
KANTENGEWICHTEN ... 443 16.4.4 MAXIMALER DURCHFLUSS 446 16.4.5 DER
FORD-FULKERSON-ALGORITHMUS 448 16.5 WEITERE FRAGESTELLUNGEN FUER GRAPHEN
452 17 SUCHEN IN TEXTEN 455 17.1 PROBLEME DER WORTERKENNUNG 455 17.2
KNUTH-MORRIS-PRATT 457 17.3 BOYER-MOORE 461 17.4 PATTERN MATCHING 467
17.4.1 REGULAERE AUSDRUECKE 467 17.4.2 ENDLICHE AUTOMATEN 468 17.4.3
JAVA-KLASSEN FUER REGULAERE AUSDRUECKE 475 18 LITERATURHINWEISE ZUM TEIL
III 477 A QUELLTEXT DER KLASSE IOUTILS 479 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 483
TABELLENVERZEICHNIS 489 ALGORITHMENVERZEICHNIS 491 BEISPIELVERZEICHNIS
493 INHALTSVERZEICHNIS XVII PROGRAMMVERZEICHNIS 495 LITERATURVERZEICHNIS
497 INDEX 501
|
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| author | Saake, Gunter 1960- Sattler, Kai-Uwe 1968- |
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