Was ist Algorithmenanalyse?
Die Algorithmenanalyse ist ein Gebiet der Informatik, das sich dem Verständnis der Komplexität von Algorithmen widmet. Algorithmen werden im Allgemeinen als Prozesse definiert, die eine Reihe von Operationen bis zum Ende ausführen. Algorithmen können auf viele Arten ausgedrückt werden, in Flussdiagrammen, einer natürlichen Sprache und Computerprogrammiersprachen. Algorithmen werden in der Mathematik, in der Informatik und in der Linguistik verwendet, am häufigsten werden sie jedoch in Computern verwendet, um Berechnungen durchzuführen oder Daten zu verarbeiten. Die Algorithmenanalyse befasst sich mit Algorithmen, die in Computerprogrammiersprachen geschrieben sind und auf dem mathematischen Formalismus basieren
Ein Algorithmus ist im Wesentlichen ein Befehlssatz, mit dem ein Computer eine Berechnung auf eine bestimmte Art und Weise ausführt. Beispielsweise würde ein Computer einen Algorithmus verwenden, um den Gehaltsscheck eines Mitarbeiters zu berechnen. Damit der Computer die Berechnungen durchführen kann, müssen entsprechende Daten im System gespeichert werden, z. B. der Lohnsatz des Mitarbeiters und die Anzahl der geleisteten Arbeitsstunden.
Es kann sein, dass mehrere Algorithmen dieselbe Operation ausführen. Einige Algorithmen belegen jedoch mehr Speicher und benötigen mehr Zeit als andere. Woher wissen wir auch, wie gut Algorithmen im Allgemeinen funktionieren, wenn Unterschiede zwischen Computern und Dateneingaben bestehen? Hier kommt die Algorithmus-Analyse ins Spiel.
Eine Möglichkeit, einen Algorithmus zu testen, besteht darin, ein Computerprogramm auszuführen und zu überprüfen, wie gut es funktioniert. Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass nur angegeben wird, wie gut der Algorithmus mit einem bestimmten Computer und einer Reihe von Eingaben funktioniert. Der Zweck der Algorithmusanalyse besteht darin, zu testen und dann Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, wie gut ein bestimmter Algorithmus im Allgemeinen funktioniert. Dies wäre auf einzelnen Computern sehr schwierig und zeitaufwendig, weshalb Forscher Modelle für die Funktionsweise von Computern entwickeln, um Algorithmen zu testen.
Im Allgemeinen geht es bei der Algorithmusanalyse vor allem darum, herauszufinden, wie viel Zeit ein Programm für die Ausführung benötigt und wie viel Speicherplatz für die Ausführung des Programms erforderlich ist. Insbesondere verwenden Informatiker eine Algorithmusanalyse, um zu bestimmen, wie sich die in ein Programm eingegebenen Daten auf seine Gesamtlaufzeit auswirken, wie viel Speicherplatz der Computer für Programmdaten benötigt, wie viel Platz der Programmcode im Computer einnimmt und ob ein Algorithmus korrekt erzeugt Berechnungen, wie komplex ein Programm ist und wie gut es mit unerwarteten Ergebnissen umgeht.