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Informatik in der Oberstufe

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Laufzeitanalyse bei einem Algorithmus


Im Folgenden wird gezeigt, wie man die Laufzeit eines einfachen Algorithmus bestimmen kann:

Frage: Wie viele Elementarschritte benötigt der Algorithmus in Abhängigkeit von der Größe der Eingabe?

Eingabegröße: z.B. bei Suchalgorithmen => Größe des Suchraums

Hier: Suche in einer Folge von n Zahlen =>Eingabegröße n

Elementarschritte: einfache Anweisungen oder Zuweisungen,

einfache Berechnungen (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren),

Vergleiche (If...Then),

Festlegung eines Kostenmaßes:

Jeder Elementarschritt "kostet" Zeit.

Deshalb wird jedem Elementarschritt eine Zeiteinheit zugeordnet. (Im Beispiel mit (1) markiert!)

Beispiel:

Procedure minimumsuche; (1) = eine Zeiteinheit

var i : integer; (1)
minimum : integer; (1)
position : integer; (1)
begin (1)
minimum :=zahlenfolge[1]; {vorläufiges Minimum} (1)
position := 1; (1)
for i:=1 to n do
    n-mal
 
begin (1)
  if zahlenfolge[i] < minimum (1)
  then  (1)
  begin  (1)
  minimum := zahlenfolge[i];  (1)
  position := i;  (1)
  end;  (1)
 end;{of for}
 
writeln (‘Das Minimum beträgt ‘,minimum,‘ und steht an Position ‘,position,‘.‘); (1)
end; {procedure Minimumsuche} (1)

Zeiteinheiten summinieren:

Programmkopf + Deklaration: 4 Zeiteinheiten

Vor der Schleife: 3 Zeiteinheiten

Schleife: n * 7 Zeiteinheiten

Nach der Schleife: 2 Zeiteinheiten

Zusammen: 4+3+7*n+2 Zeiteinheiten

Zusammenfassen: 7*n+9 Zeiteinheiten

Laufzeitfunktion T(n) in Abhängigkeit von der Größe der Eingabe n

T(n) = 7*n+9

Dieser Algorithmus hat die Ordnung n, d.h. sein Laufzeitverhalten ist proportional zur Größe der Eingabe n. (Vergleiche O-Kalkül): T(n)=O(n)!

 

Zusammengestellt von: Adrian Scharla, 17.12.2001


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