Taschenbuch der Algorithmen

Wie sollten Seeräuber eine Schatzkarte aufteilen? Wie ermittle ich den kürzesten Weg zwischen zwei Orten? Clevere Algorithmen lösen mathematische, aber auch alltägliche Probleme, bei denen logischer Spürsinn, Orientierung oder geschicktes Verhandeln gefragt sind...

Hinter vielen Programmen stecken clevere Verfahren, die man als Algorithmen bezeichnet. Algorithmen lösen nicht nur mathematische Aufgaben, die sich mit Zahlen beschäftigen, sondern auch andere, ganz alltägliche Problemstellungen, bei denen logischer Spürsinn, räumliche Orientierung oder geschicktes Verhandeln gefragt sind, beispielsweise: Wie sollten Seeräuber eine Schatzkarte aufteilen, bzw. Bankangestellte den Geheimcode des Tresors? Wie ermittle ich den kürzesten Weg zwischen zwei Orten? Wie kann ich einen Kuchen gerecht aufteilen? Dieses Buch vollführt einen Streifzug durch die faszinierende Welt der Algorithmen. Es verlangt keine Vorkenntnisse, so dass Schüler ab der Mittelstufe und Informatik-interessierte Laien neue und überraschende Einblicke gewinnen können. In 43 Artikeln von Informatikern, die an Universitäten im In- und Ausland lehren, werden besonders elegante Algorithmen anschaulich und umgangssprachlich erklärt, so dass die besondere Faszination der Informatik spürbar wird.

Beispielorientierte Einführung in die Algorithmik Illustriert die Grundprinzipien des Algorithmendesigns anhand von interessanten Anwendungen Gibt einen Überblick über 43 wichtige Algorithmen Includes supplementary material: sn.pub/extras

Zusammenfassung

Aus den Rezensionen:

"Rechenmethoden, mit denen sich mathematische Probleme lösen lassen, werden nach einem arabischen Mathematiker als Algorithmen bezeichnet. ... In diesem Buch werden die wichtigsten Algorithmen anschaulich und verständlich erklärt." (nlo, in: Die Welt, 1. August 2008, S. 31)

"Das mit zahlreichen farbigen Zeichnungen sehr schön gestaltete Taschenbuch der Algorithmen ... ist eine Fundgrube mit Anregungen, wie Problemen [sic] mithilfe von Programmen zu lösen sind. Viele klassische Verfahren wie effektive Sortierung, Public-Key-Kryptographie oder die Wegeoptimierung werden behandelt, aber auch so prekäre Themen wie die Partnerschaftsvermittlung." (in: Buchhändler heute, 2008, Issue 9, S. 61)

"... Das Buch geht auf das Informatikjahr 2006 zurück, wo im Internet wöchentlich ein Algorithmus ... präsentiert wurde ... Diese damals im Internet veröffentlichten ... Algorithmen finden sich im vorliegenden Buch wieder, gründlich überarbeitet, teilweise erweitert und mit Beispielen versehen sowie mit Hinweisen auf weiterführende Literatur zu jedem Algorithmus. Der Leser erfährt ... interessante Details zum Suchen und Sortieren, zum Rechnen und Verschlüsseln ... Ob der Leser wohl weiß, wie man ein Streichholzspiel gewinnt ... oder im Dunkeln aus einem Labyrinth entkommt? Nach Lektüre des Buches: ja." (Klaus Barckow, in: ekz-Informationsdienst, 2008, Issue 36)

"Computer sind heutzutage allgegenwärtig, jedermann benützt die verschiedensten Büroprogramme, Computerspiele und Datenbanken. Doch wissen nur wenige, was im Inneren solcher Softwaresysteme eigentlich vorgeht. Die meisten Benutzer muss dies auch gar nicht kümmern, aber für Mittelschüler, Studenten und interessierte Laien, die gerne wüssten, was ein Programm denn eigentlich tut, kommt dieses «Taschenbuch der Algorithmen» wie gerufen.

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Im Informatikjahr 2006 hatte diedeutsche Vereinigung der Informatikfakultäten beschlossen, jede Woche einen Algorithmus in leicht lesbarer Weise im Internet zu präsentieren. Ein solcher «Algorithmus der Woche» erschien während zehn Monaten. Nun wurde die gesamte Sammlung aufdatiert und mit Querverweisen und weiterführenden Bemerkungen zu dem vorliegenden Nachschlagewerk verarbeitet. Einige Beispiele der 43 vorgestellten Algorithmen sind die Suche nach der sprichwörtlichen Nadel in enormen Datenbasen, das effiziente Sortieren von Listen, die sichere Verschlüsselung von Geheimbotschaften, die Zusammenführung einer möglichst grossen Anzahl kompatibler Paare aus einer Menge von Damen und Herren, die Suche nach dem kürzesten Weg in einem Strassennetz, die Entwicklung einer fehlertoleranten Codierung oder die Verpackung unterschiedlich grosser Gegenstände in so wenige Kartons wie möglich." (George Szipro, Neue Züricher Zeitung, 03.12.2008)

"... Die didaktisch gekonnte Hinführung zu den Themen begeistert, die grafische Darstellung ist sehr ansprechend. ... Jedes Kapitel enthält ein Verzeichnis an weiterführender Literatur ... Das Buch ist sehr sorgfältig redigiert; ich habe keinen einzigen Druckfehler entdeckt. ... Das Buch wendet sich hauptsächlich an Schüler ab der Mittelstufe, aber auch der Ingenieur findet gut lesbare Einstiege zu jedem Themenbereich. Es passt auch sehr gut auf den weihnachtlichen Gabentisch, denn man findet sogar einen Algorithmus zum gerechten Teilen des Weihnachtsstollens ..."(Friedrich Münzel, in: Technik in Bayern, 2009, Issue 1, S. 48)

"... Die Informatik erscheint so als buntes Sammelsurium 'cleverer Ideen' und Gedankenblitze, die irgendwann einmal auf dem Weg über eine ... Person in die Wirklichkeit traten. ... Das Buch ist mit vielen eingängigen Abbildungen und Grafiken versehen; schon das Durchblättern kann Interesse wecken. Es handelt sich ... um ein verdienstvolles Werk, das in keinerSchulbibliothek fehlen sollte und das auch als Geschenk für informatik-interessierte Schülerinnen und Schüler warm empfohlen werden kann." (LOG IN, 2008, Issue 153, S. 83)

Inhalt
Suchen und Sortieren.- Binäre Suche.- Sortieren durch Einfügen.- Schnelle Sortieralgorithmen.- Paralleles Sortieren Parallel geht schnell.- Topologisches Sortieren Mit welcher Aufgabe meiner ToDo-Liste fange ich an?.- Texte durchsuchen aber schnell! Der Boyer-Moore-Horspool Algorithmus.- Tiefensuche (Ariadne und Co.).- Der Pledge-Algorithmus: Wie man im Dunkeln aus einem Labyrinth entkommt.- Zyklensuche in Graphen.- PageRank: Was ist wichtig im World Wide Web?.- Rechnen, Verschlüsseln und Codieren.- Multiplikation langer Zahlen (schneller als in der Schule).- Der Euklidische Algorithmus.- Das Sieb des Eratosthenes: Wie schnell kann man eine Primzahlentabelle berechnen?.- Einweg-Funktionen: Vorsicht Falle Rückweg nur für Eingeweihte!.- Der One-Time-Pad-Algorithmus: Der einfachste und sicherste Verschlüsselungsalgorithmus.- Public-Key-Kryptographie.- Teilen von Geheimnissen.- Poker per E-Mail.- Fingerprinting.- Hashing.- Fehlererkennende Codes: Was ist eigentlich EAN?.- Planen, strategisches Handeln und Computersimulationen.- Broadcasting: Wie verbreite ich schnell Informationen?.- Zahlen auf Deutsch aussprechen.- Mehrheitsbestimmung Wer wird Klassensprecher?.- Zufallszahlen: Wie kommt der Zufall in den Rechner?.- Gewinnstrategie für ein Streichholzspiel.- Turnier- und Sportligaplanung.- Der Alphabeta-Algorithmus für Spielbäume: Wie bringe ich meinen Computer zum Schachspielen?.- Die Eulertour.- Kreise zeichnen mit Turbo.- Gauß-Seidel Iteration zur Berechnung physikalischer Probleme.- Dynamische Programmierung: Evolutionäre Distanz.- Faires Teilen: Eine Weihnachtsstollengeschichte.- Optimieren.- Kürzeste Wege.- Minimale aufspannende Bäume (Wenn das Naheliegende das Beste ist... ).- Maximale Flüsse Die ganze Stadt will zum Stadion.-Partnerschaftsvermittlung.- Kleinster umschließender Kreis (Ein Demokratiebeitrag aus der Schweiz?).- Online-Algorithmen: Was ist es wert, die Zukunft zu kennen?.- Bin Packing oder Wie bekomme ich die Klamotten in die Kisten?.- Das Rucksackproblem.- Das Travelling Salesman Problem.- Simulated Annealing.