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Grundlagen der Programmierung: Basiswissen

Einführung in Algorithmen

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Ein Algorithmus ist eine definierte Folge von Einzelschritten, um eine bestimmte Aufgabe zu erledigen. In Programmiersprachen wird die Abwicklung von Einzelaufgaben als Algorithmus bezeichnet.

Transkript

Es gibt einen Begriff, den man sehr häufig im Zuge des Programmierens hört und dieser Begriff heißt Algorithmus. Und manchmal hört sich das an, als wäre das ein Synonym für den Begriff Computerprogramm. Ein Algorithmus ist eine definierte Abfolge von Einzelschritten, um eine bestimmte Aufgabe zu erledigen. Im Rahmen des Programmierens bezeichnen wir damit eigentlich eine Prozedur innerhalb eines Programms, aber nicht das gesamte Programm an sich. Vielleicht gerade mal eine Funktion darin. Ja, ein Algorithmus macht etwas sehr spezielles und oftmals führen viele verschiedene Wege nach Rom. Ich gebe Ihnen mal ein Beispiel: Nehmen wir mal an, wir haben eine Reihe von unterschiedlichen Zahlen hier. Und diese Zahlen möchten wir in aufsteigender Reihenfolge sortieren. Wie könnte so ein Algorithmus aussehen? Z.B. vergleichen wir die ersten beiden Zahlen: Welche davon beiden ist größer? Und wenn die zweite größer ist, dann vertauschen wir diese beiden einfach. Dann gehen wir einen Schritt weiter. Die beiden Zahlen vergleichen wir auch wieder. Da ist jetzt alles OK. Wir gehen einen Schritt weiter, vergleichen wieder beide Zahlen und gegebenenfalls tauschen wir sie. Und das machen wir auch an der nächsten Stelle. Und wir merken uns gleichzeitig, dass wir momentan die 72, die höchste Zahl in dieser Reihe, schon automatisch hinten stehen haben. Dann fangen wir von vorne an. Wir gehen wieder ganz vor. Die beiden 13 und 61 müssen wir nicht vertauschen. Die nächsten beiden sehr wohl. Das vertauschen wir. Auch die nächsten beiden, die müssen wir auch wiederum vertauschen. Wir haben uns ja gemerkt, dass die 72 schon ganz hinten steht. Also können wir gleich wieder ganz vorne anfangen. Und wir gehen das Spiel solange durch, bis wir einmal komplett durch sind, ohne das wir irgendwas vertauschen mussten. Und diesen Sortieralgorithmus, den nennt man "Sortieren durch Aufsteigen", das heißt auf Englisch "bubblesort". Und hier habe ich noch mal den Pseudocode dafür. Das heißt, mit den einzelnen Elementen wiederholen wir bestimmte Schritte. Wir haben zunächst eine Variable, die nennen wir "getauscht", die hat zunächst einmal den Wert "falsch", das ist ein boolscher Wert. Und dann gehen wir für jedes einzelne Element der Liste den folgenden Code durch. Wir schauen: Ist denn mein Nachbar rechts von mir größer oder kleiner? Und falls ja, dann tausche ich beide Werte aus. Und ich merke mir das, dass ich etwas getauscht habe in dieser Variablen "getauscht=true" und das mache ich so lange, bis der Wert innerhalb meiner Variablen mit dem Namen "getauscht" auch bei "false" bleibt und eben nicht aufgrund eines Austausches auf "true" gesetzt wird. Das ist ein einziges Beispiel für einen Sortieralgorithmus, aber es gibt noch jede Menge andere davon. "Bubblesort", habe ich gerade vorgestellt. "heapsort", "quicksort", "insurgancesort", "mergesort" usw. Wenn Sie das interessiert, dann lohnt es sich mal diese verschiedenen Begriffe bei Google einzugeben und dann wird Ihnen aufgezeigt, wie diese Sortieralgorithmen funktionieren. Das ist der Grund, weshalb manchmal gesagt wird: "Programmieren ist kein Handwerk, sondern eine Kunst." Denn wir haben für ein und dasselbe Problem eine unglaubliche Vielzahl an Möglichkeiten, wie wir dieses Problem lösen können. Und wenn 10 Programmierer zusammenkommen, dann kann es durchaus sein, dass Sie 10 unterschiedliche Ansätze erleben werden, wie man ein gleiches Problem lösen kann. Und diese Ansätze haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. Manche sind besonders schnell in ihrer Ausführungen, manche gehen mit dem Speicherplatz besonders gut um, manche sind besonders leicht zu verstehen als menschlicher Programmierer. Und manche sind einfach nur eine elegante Art und Weise ein Problem zu lösen.

Grundlagen der Programmierung: Basiswissen

Steigen Sie ein in die Welt der Computerprogrammierung und verschaffen Sie sich das Grundwissen, um schon bald eigene Lösungen und Anwendungen zu schreiben.

5 Std. 38 min (64 Videos)
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