Algorithmen für schwierige Probleme
Diese Veranstaltung findet auf Englisch statt, solange mindestens ein*e nicht deutschsprachige*r Student*in an der Vorlesung teilnimmt.
Inhalt
Viele praxisrelevante Probleme erweisen sich als NP-schwer, das heißt, für sie sind keine effizienten Algorithmen bekannt. In der Praxis wird zu ihrer Lösung daher meist auf heuristische Verfahren zurückgegriffen, die zwar oftmals ausreichend gute Laufzeiten bzw. Lösungen liefern, aber leider meist schwer durchschaubar sind und keine garantierten Aussagen über ihre Leistungsgüte erlauben. In der Vorlesung werden wir einige algorithmische Methoden erklären, die eine Alternative zu den heuristischen Verfahren darstellen, wie approximative Algorithmen oder Algorithmen mit moderater exponentieller Komplexität. Ein weiterer Ausweg, der es erlaubt, mit NP-harten Problemen umzugehen, sind parametrisierte Algorithmen. Bei vielen NP-schweren Problemen hängt das exponentielle Wachsen der Laufzeit nur von einem kleinen Teil der Eingabe, einem sogenannten Parameter, ab. Dies führt zum Konzept der parametrisierten Algorithmen: falls die Werte der Parameter in konkreten Anwendungen des jeweiligen Problems klein sind, kann das exponentielle Wachstum gegebenenfalls in Kauf genommen werden und das Problem mit einem Fixed-Parameter-Algorithmus effizient gelöst werden.
In der Vorlesung werden einige interessante Methoden und Techniken zur Entwicklung parametrisierter und approximativer Algorithmen vorgestellt. Andererseits werden wir uns mit der °´Ç³¾±è±ô±ð³æ¾±³Ùä³Ù²õ³Ù³ó±ð´Ç°ù¾±±ð beschäftigen, die sich mit solchen Algorithmen befasst.
Die Vorlesung besteht zum Teil aus integrierten Übungen, die freiwillig bearbeitet werden können und in der Vorlesung besprochen werden.
Voraussetzungen: Stoff der Grundstudiumsvorlesungen, insbesondere Algorithmen und etwas Komplexität.
Materialien
Es gibt ein Vorlesungsskript, dieses finden Sie im Moodlekurs.
Literatur
- R. Downey, M. Fellows: Parameterized Complexity, Springer-Verlag, 1999.
- F. Fomin and D. Kratsch: Exact Exponential Algorithms, Springer, 2010
- R. Motwani, P. Raghavan: Randomized Algorithms. Cambridge University Press, 1995.
- R. Niedermeier: Invitation to Fixed-Parameter Algorithms, Oxford University Press, 2006
- U. Schöning: Algorithmik. Spektrum Akademischer Verlag, 2001.
- C.H. Papadimitriou: Computational Complexity. Addison-Wesley, 1994.
- Vorlesungsskript
Vorlesungszeiten
Mo 12:15 - 13:45 Uhr , Raum O27 - 123
Do 12:15 - 13:45 Uhr , Raum O27 - 234
Achtung: am Mittwoch, 18.11.2026 findet die Vorlesung einmalig in Raum O29/2005 statt.