Brute Force gegen Dijkstra: Greedy

Fassung:

Brute Force gegen Dijkstra

Jetzt treten beide Verfahren im Gitter gegeneinander an.

Werkzeug: Brute Force und Dijkstra

Starte bei derselben Größe einmal Brute Force und einmal Dijkstra. Beide suchen den kürzesten Weg von links oben nach rechts unten.

Gesucht ist der kürzeste Weg von links oben nach rechts unten. Grün hinterlegt: ein kürzester Weg zum Vergleich; orange: der Weg, den der Rechner gerade untersucht; lila gestrichelt: der beste Weg, den er bisher gefunden hat. Nach spätestens 10 Sekunden bricht die Suche ab.

Mögliche Wege insgesamt
–
Untersuchte Wege
–
Anteil untersucht
–
Benötigte Zeit
–
Bester bisher gefundener Weg
–
Länge des kürzesten Wegs
–
Zeit für alle Wege bei diesem Tempo
–
Dijkstra
–
Freitext

Aufgabe 1: Vergleiche die beiden Verfahren.

GrößeBrute Force: untersuchte WegeDijkstra: festgelegte KnotenErgebnis gleich?
4 × 4
6 × 6
10 × 10
12 × 12
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Merke: Greedy-Algorithmus

Ein Greedy-Algorithmus („gierig“) trifft in jedem Schritt die Wahl, die im Moment am besten aussieht, und nimmt sie nie mehr zurück. Er schaut nicht voraus.

Dijkstra ist greedy: Er legt immer den Knoten mit dem kleinsten vorläufigen Abstand fest. Bei kürzesten Wegen (ohne negative Gewichte) führt das trotzdem garantiert zur optimalen Lösung – das ist eher die Ausnahme, wie wir noch sehen werden.

Du kennst schon einen Greedy-Algorithmus aus Klasse 9: Beim Lernen eines Entscheidungsbaums wählt man in jedem Schritt das Attribut, das die Daten im Moment am besten trennt.

Der Aufwand von Dijkstra wächst nur mit der Zahl der Knoten und Kanten – doppelt so viele Kreuzungen bedeuten grob doppelt bis viermal so viel Arbeit, nicht milliardenfach mehr.

Multiple Choice

Aufgabe 2: Was zeichnet einen Greedy-Algorithmus aus?

Zuordnen
Aufgabe 3: Greedy oder Brute Force?
Beim Einräumen der Spülmaschine immer das größte Teil zuerst einsortieren.
Alle möglichen Münzkombinationen aufschreiben und die mit den wenigsten Münzen wählen.
Beim Wandern immer den steilsten Pfad bergauf nehmen, um den Gipfel zu erreichen.
Alle vierstelligen PINs nacheinander ausprobieren.
Wechselgeld geben: immer die größte Münze nehmen, die noch passt.

✏️ Übungen zu diesem Kapitel

2 freiwillige Aufgaben zum Üben und Weiterdenken.

Zu den Übungen →