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Algorithmus

Von Bernhard Heß | 8.September 2010

Ein Algorithmus ist ein Verfahren, das die Lösung eines komplexen Problems in Einzelschritte zerlegt. Meist wird der Begriff Algorithmus im Zusammenhang mit Computerprogrammen benutzt, allerdings handelt es sich z.B. auch bei den Regeln zum schriftlichen Dividieren oder Anleitungen zur Inbetriebnahme technischer Geräte um Algorithmen, die in diesen Fällen von Menschen statt von Computern abgearbeitet werden.

Eigenschaften von Algorithmen

Jeder Algorithmus muss einige fundamentale Eigenschaften aufweisen. Zunächst muss er bei gleichen Eingabeparametern stets dasselbe Ergebnis liefern. Eine zweite wichtige Eigenschaft besteht darin, dass zu jedem Zeitpunkt der nächste Arbeitsschritt eindeutig definiert sein muss. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass so genannte Verzweigungen vorliegen können, bei denen der nächste Schritt von den Ergebnissen des vorherigen abhängt. Gefordert wird lediglich, dass alle zur Auswahl des nächsten Schritts erforderlichen Informationen zu diesem Zeitpunkt bekannt sind. Schließlich muss jeder Algorithmus nach einer endlichen Zahl von Schritten enden. Daher handelt es sich beispielsweise bei dem einfachen Programm „gib alle natürlichen Zahlen auf dem Bildschirm aus“ nur um einen Algorithmus, wenn eine Abbruchbedingung wie etwa „die kleiner als 1000 sind“ hinzugefügt wird.

Heuristische Algorithmen

Das klassische Beispiel ist das Problem des Handlungsreisenden, der die kürzeste Route sucht, die beispielsweise zehn Zieladressen miteinander verbindet. Ein exakter Algorithmus bestünde darin, die Strecke für jede denkbare Reihenfolge, in der die Adressen erreicht werden, zu ermitteln. Dazu müssten 3628800 unterschiedliche Wege berechnet werden. Heuristische Algorithmen verringern den Rechenaufwand, indem sie offensichtlich unsinnige Wege (z.B. Kiel-München-Hamburg-München…) außer Acht lassen. Solche Algorithmen werden in der Prozesssteuerung zunehmend eingesetzt. Soll z.B. ein Schiff möglichst platzsparend mit Containern beladen werden, ist es sehr unwahrscheinlich, dass dies erreicht wird, indem zuerst die kleinen Container verladen werden und anschließend die großen. Solche Varianten werden daher bei der Programmierung automatischer Verladekräne ausgeschlossen. Heuristische Algorithmen verdrängen zunehmend so genannte „brute force“ Verfahren, die auf der exakten Berechnung aller denkbaren Lösungen eines Problems basieren.

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Autor des Artikels: Bernhard Heß



Bernhard Heß ist selbstständiger Suchmaschinenoptimierer und bloggt über Aktuelles, Trends und Veränderungen rund um SEO. Mehr Informationen auch bei Google+, Twitter und bei Facebook.

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