Department of Computer Science
Combinatorial Structures and Algorithms
Prof. Dr. Angelika Steger

Randomisierte Algorithmen (WS 04/05)

 
Dozentin:
Prof. Angelika Steger
Assistent:
Konstantinos Panagiotou
Zeit und Ort:
  • Vorlesung: Montag, 10.00 - 12.00 Uhr, IFW B 42
  • Übung: Dienstag, 13:00 - 14:00 Uhr, IFW B 42

Vorlesungsbeginn ist am 25. Oktober 2004, Übungsbeginn am 26. Oktober 2004!

Inhalt:
Für viele Probleme wurden in den letzten Jahren effiziente randomisierte Algorithmen gefunden, die deterministischen Verfahren in Bezug auf Laufzeit und/oder benötigte Hardwareressourcen weit überlegen sind. Oft sind randomisierte Algorithmen zudem auch viel einfacher zu analysieren und zu implementieren. Im Rahmen der Vorlesung werden

  • für die Analyse der Laufzeit von randomisierten Algorithmen notwendigen Grundlagen aus der Wahrscheinlichkeitstheorie vorgestellt. Da stochastische Methoden in der Informatik immer mehr Anwendungen finden, ist diese Vorlesung daher auch über das eigentliche Thema hinaus von Nutzen.

  • verschiedene 'Arten' randomisierter Algorithmen (Monte Carlo/Las Vegas) für praxisrelevante Probleme vorgestellt.

Im Detail werden insbesondere folgende Themen behandelt:

  • Teaser: randomisierter Primzahltest, MinCut
Methoden anhand von Beispielen

  • Markov's Ungleichung - 2SAT

  • Chebyshev's Ungleichung - randomisierte Medianbestimmung

  • 1st and 2nd moment Method - Hashing/Bälle und Urnen Modelle

  • Chernoff's Ungleichung - Permutation Routing und BitFixing

  • Wahrscheinlichkeitserzeugende Funktionen - rekurrente Ereignisse

  Markov-Ketten

  • Einführung

  • Anwendungen: Warteschlangentheorie, 3SAT, schnell mischende Markov-Ketten, approximatives Zählen/gleichverteiltes Erzeugen

  Average-Case Analyse

  • QuickSort, Paging

  • Knapsack, Graph Coloring

  • evtl. Ausblick: power of two choices, witness trees...

Voraussetzung:
Grundstudium
Material:

Übung:

Literatur:
Links: