Kurs:Algorithmen und Datenstrukturen/Vorlesung/Paradigmenbegriff

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Vorlesung

1.Einleitung

2. Theoretische Grundlagen

2.1 Programmierparadigmen

2.2. Laufzeitanalysen

2.3. Entwurfsmuster

3. Suchen

3.1 Suchen in sortierten Folgen

3.2 Suchen in Texten

4. Sortieren

4.1 Algorithmen für vergleichsbasiertes Sortieren

4.2 Weitere Sortierprobleme

5. Dynamische Datenstrukturen

5.1 Binäre Suchbäume

5.2 AVL Bäume

5.3 2-3-4-Bäume und Rot-Schwarz Bäume

5.4 Heaps

5.5 Hashtabellen

6. Graphen

6.1 Einführung

6.2 Breitensuche

6.3 Tiefensuche

6.4 Topologisches Sortieren

6.5 Berechnung kürzester Wege

6.6 Berechnung maximaler Flüsse

6.7 Spannbäume

7. Optimierung

7.1 Grundlagen

7.2 Kombinatorische Optimierung

7.4 Lineare Optimierung

7.5 Simplex Verfahren

Paradigmenbegriff

In diesem Kapitel erläutern wir den Paradigmenbegriff.

Definition

„Unter einem Paradigma versteht man unter anderem in der Wissenschaftstheorie ein `Denkmuster, welches das wissenschaftliche Weltbild eine Zeit prägt´ - ein Algorithmenparadigma sollte daher ein Denkmuster darstellen, das die Formulierung und den Entwurf von Algorithmen und damit letztendlich von Programmiersprachen grundlegend prägt.“

Oder etwas kürzer: Ein Muster für den Entwurf und die Formulierung von Algorithmen.

Paradigmen zur Algorithmenkonstruktion

Funktional: Verallgemeinerung der Funktionsauswertung. Rekursion spielt eine wesentliche Rolle.

• f(x) := 2 g(x) + h(x)
• h(x) := 1 + h(x-1)

Logisch: basierend auf logischen Aussagen und Schlussfolgerungen

• „wenn a verwandt mit b und b verwandt mit c, dann ist a verwandt mit c“

Imperativ: basierend auf einem einfachen Maschinenmodell mit gespeicherten und änderbaren Werten. Primär werden Schleifen und Alternativen als Kontrollbausteine eingesetzt.

• „erst: erhöhe a, dann multipliziere b mit c, dann subtrahiere a mit c,….“

Objektorientiert: basierend auf Nachrichtenaustausch zwischen Objekten und Vererbung von Klassen

Beispiel Java: objektorientiert, imperativ, Elemente von funktional

Paradigmen und Programmiersprachen

Funktional

• Haskell, ML, Lisp (Datenauswertung,Datenbank)

Logisch

• Prolog (Datenbank)

Imperativ

• C, Pascal (maschinenorientiert )

Objektorientiert

• Smalltalk, Eiffel („Simulation“ verteilter Systeme), python

Mischungen

• C++, C#, Java

Literatur

Da die Vorlesungsinhalte auf dem Buch Algorithmen und Datenstrukturen: Eine Einführung mit Java von Gunter Saake und Kai-Uwe Sattler aufbauen, empfiehlt sich dieses Buch um das hier vorgestellte Wissen zu vertiefen. Die auf dieser Seite behandelten Inhalte sind in Kapitel 3 zu finden.