Ferienakademie 1999
Kurs 2: Bäume - Algorithmik und Kombinatorik


Prof. Peter Kirschenhofer
Average Case-Analyse von Algorithmen:
Einige Beispiele aus dem Bereich baumartiger Datenstrukturen

Die Analyse von Algorithmen beschäftigt sich mit der Untersuchung von Kostenparametern wie etwa Laufzeit oder Speicherbedarf konkreter Algorithmen. Dabei kann grob unterschieden werden in die Bestimmung des sogenannten "worst case"-Verhaltens, bei dem es darum geht, Extremsituationen zu ermitteln, die den Kostenparameter des Algorithmus möglichst groß werden lassen, und des Algorithmus möglichst groß werden lassen, und in die Bestimmung des "average case"-Verhaltens, bei dem auf der Basis eines Wahrscheinlichkeitsmodells für dem auf der Basis eines Wahrscheinlichkeitsmodells für die Eingabedaten das durchschnittliche Verhalten des Kostenparameters analysiert wird. Im gegenständlichen Vortrag wurde an Hand einiger ausgewählter baumartiger Datenstrukturen (binary search trees, digital tries, Patricia tries, digital search trees) versucht, die grundlegenden Ideen der average case-Analyse zu erläutern. Charakteristische Schritte, wie die Auffindung kombinatorischer Dekompositionen der zugrundeliegenden Bäume, die Übersetzung in funktionale Beziehungen zwischen geeigneten erzeugenden Funktionen und die Gewinnung von expliziten bzw. asymptotischen Resultaten wurden exemplarisch erläutert. Ziel war die Verdeutlichung der Tatsache, dass in diesem Bereich Methoden aus verschiedenen Bereichen der Mathematik, wie Graphentheorie, Kombinatorik, reelle und komplexe Analysis in einem Zusammenspiel zur Anwendung zu bringen sind.

Bücher: Bücher:

  • D. Knuth: The Art of Computer Programming, Vol.1-3, Addison-Wesley, 1997 bzw. 1998.
  • R. Sedgewick, Ph. Flajolet: An Introduction to the Analysis of Algorithms, Addison-Wesley, 1996.
Ein einführender Artikel: Ein einführender Artikel:
  • P.Kirschenhofer: Average Case Analysis of Algorithms: Some Examples, in: Charlemagne and his Heritage - 1200 Years of Civilization and Science in Europe, P.L.Butzer et al. eds., Brepols, 1998.