Praktische Informatik 2

In dieser Vorlesung werden die wichtigsten dynamischen Datenstrukturen (Listen, Bäume, Graphen) und die darauf arbeitenden Algorithmen vermittelt. Das Ziel ist, Studierende im algorithmischen Denken zu schulen, Verständnis für die Funktionsweise gängiger Bibliotheksklassen zu wecken sowie weitere Übung im Umgang mit Java zu vermitteln.

Inhalt

1. Dynamische Datenstrukturen
   - Klassen als Referenztypen
   - Lineare Listen
       - Unsortierte Listen
       - Sortierte Listen
       - Ringlisten
       - Doppelt verkettete Listen
   - Stacks
   - Queues
   - Mengen
   
   
2. Bäume
   - Begriffe
   - Binäre Suchbäume
   - Balancierte Bäume
       - Balancieren binärer Suchbäume
       - Topdown-234-Bäume
       - Rot-Schwarz-Bäume
       - B-Bäume
   - Heaps
   
   
3. Graphen
   - Begriffe
   - Depth-First-Search
   - Breadth-First-Search
   - Kleinster spannender Baum
   - Kürzester Pfad
   - Transitive Hülle
   - Serialisierung von Graphen
   
   
4. Hashing
   - Hashfunktion
   - Kollisionsstrategien
       - Überlauflisten (Separate Chaining)
       - Lineares Probieren
       - Quadratisches Hashen
   - Bewertung
   
   
5. Stringsuche
   - Brute-Force-Algorithmus
   - Boyer-Moore-Algorithmus
   - Stringvergleich mit Wildcards
   - Suchen mit regulären Ausdrücken
   
   
6. Höhere Sortieralgorithmen
   - Heapsort
   - Sortieren linearer Listen
   - Externes Sortieren
   - Topologisches Sortieren
   
   
7. Java-Klassenbibliothek
   - Wiederholung: Objektorientierung
   - java.lang
   - java.util
   - java.io
   - javax.swing
   
   

Skript

Der Großteil der Vorlesung findet unter Benutzung der Tafel statt. Einzelne Kapitel werden auf Folien präsentiert. Diese Folien sind auf der KUSSS-Seite dieser LVA als PDF-Dokument verfügbar.

Literatur

• Sedgewick R.: Algorithmen in Java. Pearson 2003
  Eines der besten Bücher zu diesem Thema. Es deckt ziemlich genau den Inhalt der Vorlesung ab. Wenn Sie sich daher ein begleitendes Buch kaufen wollen, ist dieses hier zu empfehlen. Man kann Bücher dieser Art später immer wieder als Nachschlagewerk brauchen.
  
  
• Pomberger, G., Dobler, H.: Algorithmen und Datenstrukturen. Eine systematische Einführung in die Programmierung. Pearson 2008.
  Ein sehr gutes Buch, das nicht nur elementare Algorithmen und Datenstrukturen abdeckt, sondern auch Grundlagen der Programmierung. Die vorgestellten Algorithmen sind in der Algorithmenbeschreibungssprache Adele formuliert.
  
  
• Ottman T., Widmayer P.: Algorithmen und Datenstrukturen. 5. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, 2012
  Ebenfalls gut zu lesen und auf dem neuesten Stand der Technik.
  
  
• Saake, G., Sattler, K.-U.: Algorithmen und Datenstrukturen: Eine Einführung mit Java. 4. Auflage, dpunkt.verlag, 2010
  
  
• Cormen, T.H., et al.: Algorithmen - Eine Einführung. Oldenbourg-Verlag, 2010
  
  
• Knuth D.E.: The Art of Computer Programming. 2nd edition, Addison-Wesley
  Volume 1: Fundamental Algorithms
  Volume 2: Seminumerical Algorithms
  Volume 3: Sorting and Searching
  Das wahrscheinlich vollständigste Werk zum Thema Algorithmen. Da es bereits 1968 erschienen ist, entspricht die verwendete Notation nicht mehr dem Stand der Technik. Die Breite und der mathematischen Tiefgang sind jedoch bisher unübertroffen. Dieses Werk kann in der Bibliothek entliehen werden.