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Informatik Algorithmen – Amortisierte Analyse

15 KartenInformatikatrio30.09.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Informatik“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist der Unterschied zwischen amortisierter und durchschnittlicher Laufzeitanalyse…

Karten

15 Karten
STANDARD

Was ist der Unterschied zwischen amortisierter und durchschnittlicher Laufzeitanalyse?

Rückseite

Amortisierte Analyse garantiert Schranken für jede Eingabefolge ohne Wahrscheinlichkeitsannahmen, durchschnittliche Analyse setzt Zufallsverteilung voraus.

STANDARD

Wie funktioniert die Aggregatmethode bei der amortisierten Analyse?

Rückseite

Gesamtkosten einer Operationsequenz durch Anzahl der Operationen teilen; ergibt obere Schranke für amortisierte Kosten pro Operation.

STANDARD

Was ist die Kernidee der Accounting-Methode (Buchhaltungsmethode)?

Rückseite

Operationen erhalten amortisierte Kosten; Überschuss wird als Guthaben gespeichert und zahlt spätere teure Operationen.

STANDARD

Wie definiert die Potentialmethode das Potential einer Datenstruktur?

Rückseite

Potential Φ maps Data Structure State to non-negative reell; amortisierte Kosten = tatsächliche Kosten + Φ(nachher) - Φ(vorher).

STANDARD

Welche amortisierten Kosten hat Push in einem Stack mit Multipop-Operation?

Rückseite

Push: 2 (1 für Push, 1 als Guthaben für späteres Pop). Pop/Multipop: 0 amortisiert, da durch Guthaben finanziert.

STANDARD

Warum hat Einfügen in ein dynamisches Array (Verdopplung) amortisiert O(1) Kosten?

Rückseite

Kopieren bei Vergrößerung kostet O(n), tritt aber nur alle n Einfügungen auf; Aggregate-Methode: (n·1 + n) / 2n ∈ O(1).

STANDARD

Was ist das Potential für einen Binärzähler mit k Bits bei der Potentialmethode?

Rückseite

Φ = Anzahl gesetzter Bits (1-Bits). Inkrement flippt Bits von 1→0 (Potential sinkt) und ein 0→1 (Potential steigt).

STANDARD

Wie hoch sind die amortisierten Kosten für Inkrement am Binärzähler?

Rückseite

2: tatsächliche Kosten = 1 + Anzahl trailing 1s; Potentialänderung = 1 - trailing 1s; Summe = 2.

STANDARD

Wann ist die Accounting-Methode der Potentialmethode vorzuziehen?

Rückseite

Wenn sich Guthaben intuitiv auf konkrete Elemente verteilen lässt (z. B. Stack-Elemente), ohne globale Potentialfunktion definieren zu müssen.

STANDARD

Was besagt das Potential-Methoden-Theorem für die Korrektheit?

Rückseite

Summe amortisierter Kosten ≥ Summe tatsächlicher Kosten, falls Φ(Start)=0 und Φ≥0 immer gilt.

STANDARD

Wie unterscheiden sich amortisierte Kosten von Worst-Case-Kosten einer einzelnen Operation?

Rückseite

Amortisierte Kosten sind Mittelwert über Sequenz; einzelne Operation kann teurer sein (z. B. Array-Verdopplung O(n) vs. amortisiert O(1)).

STANDARD

Was ist die amortisierte Kostenformel der Potentialmethode?

Rückseite

ĉᵢ = cᵢ + Φ(Dᵢ) - Φ(Dᵢ₋₁), wobei cᵢ tatsächliche Kosten, Dᵢ Datenstruktur nach i-ter Operation.

STANDARD

Welches Potential eignet sich für einen Stack mit Multipop?

Rückseite

Φ = Stackgröße. Push erhöht Φ um 1 (amortisiert 2), Pop verringert Φ um 1 (amortisiert 0).

STANDARD

Warum funktioniert Verdopplung bei dynamischen Arrays, aber nicht Vergrößerung um konstantes k?

Rückseite

Bei +k tritt Vergrößerung alle k Einfügungen auf; Kopierkosten Σ n/k · n ∈ Θ(n²), amortisiert Θ(n) statt O(1).

STANDARD

Kann die amortisierte Analyse auch untere Schranken beweisen?

Rückseite

Nein, sie liefert nur obere Schranken für Sequenzen; untere Schranken erfordern adversarielle Argumente oder Informations-Theorie.

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