Teile und Herrsche

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Teile und herrsche

Definition

Teile und herrsche ist eine Problemlösestrategie, bei der ein Problem immer weiter in Teilprobleme zerlegt wird, bis sich diese einfach lösen lassen. Aus den Lösungen der Teilprobleme wird dann die Lösung des Gesamtproblems zusammengesetzt.

Beispiel


Sortieren

Aufteilen der Eingabe

S3anbrem_B1a.png

Rekursiv Sortieren

S3anbrem_B1b.png

Zusammenfügen

S3anbrem_B1c.png


Lebkuchenhaus

S3anbrem_B1.PNG


U1

Transportiere n Scheiben vom Anfangsplatz auf den Zielplatz, verwende einen Hilfsplatz.

S3anbrem_U1.png

Die Spielregeln

Es sind n Scheiben unterschiedlichen Durchmessers gegeben, welche geordnet zu einem Turm geschichtet sind, die untere Scheibe ist die größte. Der Turm steht auf einem Anfangsplatz. Unter Verwendung eines Hilfsplatzes soll dieser Turm nun zu einem Zielplatz transportiert werden, wobei verschiedene Regeln einzuhalten sind.

Lösung

S3anbrem_B4.PNG

Details

Wenn die Anzahl der Scheiben 1 beträgt, ist die Lösung des Problems trivial. Bei mehr als einer Scheibe läßt sich das Gesamtproblem in drei Teilprobleme zerlegen:

  • Transportiere n-1 Scheiben vom Anfangsplatz auf den Hilfsplatz.
  • Transportiere die letzte Scheibe vom Anfangsplatz auf Zielplatz.
  • Transportiere n-1 Scheiben vom Hilfsplatz auf den Zielplatz.


Bei näherer Betrachtung der Teilprobleme fällt folgendes auf: a) Der 2. Schritt ist trivial und sofort ausführbar.
b) Der 1. und der 3. Schritt sind von der gleichen Art wie das Ausgangsproblem, nur die Anzahl der Scheiben ist um 1 kleiner und die Bedeutung der Plätze hat sich verändert.
Damit hat man für das Gesamtproblem eine rekursive Lösungsvorschrift formuliert.

Spiele: http://www.gf-webdesign.de/tuerme-von-hanoi/tuerme-von-hanoi.htm

Entwurfsmethode für Algorithmen

1. Teile das Problem in kleinere Unterprobleme (Divide)
2. Löse rekursiv die entstehenden Unterprobleme (Conquer)
3. Setze die Lösungen zusammen.

Instanzen

• Mergesort
• Quicksort
• Intervallhalbierung (Binärbäumen)

Die Idee

Quicksort

Mergesort

Binäres Suchen

Zusammenfassung

  • Teile und Herrsche - Zerlegung größerer Aufgaben oder Probleme in kleinere Aufgaben oder Probleme, die einfacher zu bewältigen oder leichter gelöst werden können.

Quellen

Wagenknecht, 2003, Algorithmen und Komplexität
http://www.inf-schule.de/
http://www.awb1.ch/
http://www.ki.informatik.uni-frankfurt.de/