Tilman
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<html>
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<title>Greedy-Algorithmen</title>
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</head>
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<span id="menu"><a href="index.php">zurück zur Liste</a></span>
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</p>
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</form>
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</div>
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<h1>Greedy-Algortihmen</h1>
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Das Prinzip eines <b>Greedy-Algorithmus (gieriger Algorithmus)</b> ist es, in jedem Teilschritt so viel wie möglich zu erreichen.<br><br>
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Eine Anwendung des Greedy-Algorithmus im täglichen Leben ist die z.B. die <b>Herausgabe von Wechselgeld</b>. <br>
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<b>Greedy:</b> Nimm jeweils immer die größte Münze unter dem Zielwert und ziehe sie von diesem ab. Verfahre derart bis Zielwert gleich null.<br>
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<table>
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<tr>
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<td>Beispiel:</td>
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<td>Rückgabe von 79 Cent</td>
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</tr>
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<tr>
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<td></td>
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<td>79 = 50 + 20 + 5 + 2 + 2</td>
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</tr>
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</table>
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<br>
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Bei diesem Beispiel berechnet der Greedy-Algorithmus immer die optimale Geldrückgabe. Die muss allerdings nicht immer gelten. Greedy-Algorithmen berechnen jeweils ein <b>lokales Optimum</b> in jedem Schritt und können daher eventuell ein <b>globales Optimum</b> verpassen.<br>
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<table>
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<tr>
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<td>Beispiel:</td>
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<td>Zielwert ist 15. Es stehen Münzen mit den Werten 1, 5 und 11 zu Verfügung.</td>
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</tr>
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<tr>
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<td></td>
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<td>15 = 5 + 5 + 5 ist globales Optimum</td>
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</tr>
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<tr>
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<td></td>
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<td>15 = 11 + 1 + 1 + 1 + 1 mit Greedy kein globales Optimum</td>
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</tr>
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</table>
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<br>
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<h3>Dijkstras Algorithmus - Zum Finden kürzester Wege</h3>
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Der Dijkstra-Algorithmus kann als eine auf dem Greedy-Prinzip basierende Weiterentwicklung der Breitensuchen für gewichtete Kanten aufgefasst werden. Allerdings funktioniert diese Weiterentwicklung nur für nichtnegative Gewichte.<br><br>
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<b>Verfahren</b><br>
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Pro Knoten wird der Distanzwert D zum Startknoten in einer Prioritätswarteschlange Q gespeichert. Zu Beginn ist für den Startknoten 0 und für alle anderen Knoten unendlich ∞ eingetragen.<br><br>
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<b>Schleifendurchlauf</b><br>
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Der erste Knoten k<sub>1</sub> wird aus Q genommen. Der entgültige Distanzwert von k<sub>1</sub> ist das aktuelle D. <br>
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Nun wird Q verändert. Bei allen Knoten k<sub>i</sub>, die direkte Nachbarn von k<sub>1</sub> sind, wird nun überprüft, ob das aktuelle D größer ist als D(k<sub>1</sub>) + das Gewicht der Kante k<sub>1</sub>k<sub>i</sub>. Also wenn D(k<sub>i</sub>) > (D(k<sub>1</sub>) + k<sub>1</sub>k<sub>i</sub>), dann D(k<sub>i</sub>) = D(k<sub>1</sub>) + k<sub>1</sub>k<sub>i</sub>.<br><br>
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<b>Beispiel</b><br>
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<table>
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<tr>
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<td><img src="dijkstra.gif"></td>
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<td>
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<ol>
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<li>Q = 〈(s:0), (u:∞), (v:∞), (x:∞), (y:∞)〉</li>
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<li>Q = 〈(x:5), (u:10), (v:∞), (y:∞)〉</li>
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<li>Q = 〈(y:7), (u:8), (v:∞)〉</li>
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<li>Q = 〈(u:8), (v:13)〉</li>
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<li>Q = 〈(v:9)〉</li>
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<li>Q = 〈〉</li>
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</ol>
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</td>
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<td>
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<br>
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D(s) = 0<br>
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D(x) = 5<br>
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D(y) = 7<br>
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D(u) = 8<br>
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D(v) = 9<br>
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</td>
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</tr>
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</table>
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<div class="quelle">Beispiel entnommen aus Saake, Sattler: "Algorithmen & Datenstrukturen"</div>
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<h3>Algorithmus von Prim - Zum Finden des kleinsten aufspannenden Baums</h3>
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<b>Verfahren</b><br>
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Wähle einen beliebigen Knoten als Startgraph T.<br>
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Solange T noch nicht alle Knoten enthält, suche eine Kante minimalen Gewichts, die einen Knoten, der nicht in T ist, mit T verbindet und füge diese Kante und den damit verbundenen Knoten zu T hinzu.<br><br>
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<a href="http://www.fmi.uni-passau.de/~blochg/mst/prim.html">Animation für Prim</a>
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<h3>Algorithmus von Kruskal - Zum Finden des kleinsten aufspannenden Baums</h3>
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Die Grundidee ist, die Kanten in der Reihenfolge aufsteigender Kantengewichte zu durchlaufen und jede Kante zu wählen, die mit allen zuvor gewählten Kanten keinen Kreis schließt.<br><br>
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<b>Verfahren</b><br>
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Die Menge der Kanten werden sortiert in einer Liste L gespeichert.<br>
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Wähle die erste Kante in L als Startgraph T und lösche sie aus der Liste.<br>
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Solange T noch nicht alle Knoten enthält, gehe L der Reihe nach durch. Füge die erste Kante in T ein, die keinen Kreis mit den den Kanten, die bereits in T liegen, bilden. Die gewählte Kante und die Kanten, die einen Kreis bilden, können aus L gelöscht werden.<br><br>
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<a href="http://www.fmi.uni-passau.de/~blochg/mst/kruskal.html">Animation für Kruskal</a>
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</body>
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