Datenstrukturen und Algorithmen

Algorithmen und Datenstrukturen sind Thema dieses Buches. Algorithmen arbeiten auf Datenstrukturen und Datenstrukturen enthalten Algorithmen als Komponenten; insofern sind heide untrennbar miteinander verknüpft. In der Einleitung wollen wir diese Begriffe etwas beleuchten und sie einordnen in eine "Umgebung" eng damit zusammenhängender Konzepte wie Funktion, Prozedur, Abstrakter Datentyp, Datentyp, Algebra, Typ (in einer Programmiersprache), Klasse und Modul. Wie für viele fundamentale Begriffe der Informatik gibt es auch für diese beiden, also für Algorithmen und Datenstrukturen, nicht eine einzige, scharfe, allgemein akzeptierte Definition. Vielmehr werden sie in der Praxis in allerlei Bedeutungsschattierungen ver­ wendet; wenn man Lehrbücher ansieht, findet man durchaus unterschiedliche "Definitio­ nen". Das Diagramm in Abbildung 1. 1 und spätere Bemerkungen dazu geben also die persönliche Sicht der Autoren wieder. ADT (Abstrakter Datentyp) Mathematik Funktion Algebra (Datentyp ) Implementierung . --_--''---________ -''-___ ---, Thema des Algorithmik I Algorithmus ~ Datenstruktur Buches speikation Implementierung Programmierung Prozedur, Funktion, Typ, Modul, Klasse Methode Abbildung 1. 1: Abstraktionsebenen von Algorithmen und Datenstrukturen Das Diagramm läßt sich zunächst zerlegen in einen linken und einen rechten Teil; der linke Teil hat mit Algorithmen, der rechte mit Datenstrukturen zu tun. Weiterhin gibt es drei Abstraktionsebenen. Die abstrakteste Ebene ist die der Mathematik bzw. der forma­ len Spezifikation von Algorithmen oder Datenstrukturen. Ein Algorithmus realisiert eine Funktion, die entsprechend eine Spezifikation eines Algorithmus darstellt. Ein Algorith- 2 KAPITEL 1 EINFÜHRUNG mus stellt seinerseits eine Spezifikation einer zurealisierenden Prozedur (oder Funktion oder Methode im Sinne einer Programmiersprache) dar.