1 / 70

Problemlösen mit Rekursion

Problemlösen mit Rekursion. Klaus Becker 2009. Problemlösen mit Rekursion. Inhalte: Problemlösen durch Problemreduktion Selbstähnliche Figuren Rekursive Verarbeitung von Listen Rekursive Verarbeitung natürlicher Zahlen Rekursion und Berechnungsaufwand Rekursion und Iteration. Teil 1.

ishi
Download Presentation

Problemlösen mit Rekursion

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Problemlösen mit Rekursion Klaus Becker 2009

  2. Problemlösen mit Rekursion Inhalte: • Problemlösen durch Problemreduktion • Selbstähnliche Figuren • Rekursive Verarbeitung von Listen • Rekursive Verarbeitung natürlicher Zahlen • Rekursion und Berechnungsaufwand • Rekursion und Iteration

  3. Teil 1 Problemlösen durch Problemreduktion

  4. Einstieg - Türme von Hanoi Einer Geschichte zufolge soll im Tempel zu Benares - das ist eine "heilige Stadt" in Indien - ein Turm aus 64 goldenen, der Größe nach geordneten Scheiben stehen. Die Mönche des Tempels erhalten die Aufgabe, die Scheiben an einen anderen Ort zu bringen. Dabei müssen sie einige Regeln beachten: Es darf immer nur eine Scheibe transportiert werden. Scheiben können auf einem (einzigen) Hilfsstapel zwischenzeitlich abgelegt werden. Auch auf dem (teilweise abgebauten) Ausgangsturm können Scheiben zwischenzeitlich abgelegt werden. Es darf aber nie eine größere Scheibe auf eine kleinere gelegt werden. Wenn der neue Turm fertig ist, dann ist das Ende der Zeit erreicht.

  5. Einstieg - Aufgabe (siehe 9.1.1) Versuchen Sie, einen Turm mit 5 Scheiben nach den vorgegebenen Regeln umzustapeln. Wenn das nicht klappt, dann versuchen Sie erst einmal, Türme mit 3 bzw. 4 Scheiben umzustapeln. Ausgangszustand Zielzustand Benutzen Sie Münzen unterschiedlicher Größe oder ein Simulationsprogramm.z. B.: http://www.mpg-trier.de/d7/prog/hanoi/hanoi.htm

  6. Einstieg - Aufgabe (siehe 9.1.1) Überlegen Sie sich auch eine Strategie, mit der man Türme mit 6, 7, ... Scheiben umstapeln kann. Ausgangszustand Zielzustand

  7. Lösungsidee transportiere einen 5-Scheiben-Turm von A über B nach C Ausgangszustand transportiere einen 4-Scheiben-Turm von A über C nach B Zwischenzustand transportiere eine Scheibe von A nach C Zwischenzustand transportiere einen 4-Scheiben-Turm von B über A nach C Zielzustand

  8. Verallgemeinerung transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z Ausgangszustand transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y Zwischenzustand transportiere eine Scheibe von X nach Z Zwischenzustand transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z Zielzustand

  9. Algorithmus Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z

  10. Rekursive Problemreduktion Rekursive Problemreduktion ist eine Problemlösestrategie, bei der ein Problem auf ein strukturgleiches Problem (in verkleinerter Form) zurückgeführt wird. Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z Ein rekursiver Algorithmus ruft sich (eventuell über Umwege) selbst auf und nutzt sich so selbst zur Beschreibung der Lösung des gegebenen Problems. Um Rekursion als Problemlösestrategie nutzen zu können, benötigt man ein Ausführsystem, das in der Lage ist, rekursive Algorithmen wiederholt aufzurufen und auf diese Weise die eigentliche Lösung zu generieren.

  11. Ausführung des Algorithmus Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z Ausführungstiefe: 1 transportiere einen 3-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere einen 2-Scheiben-Turm von A über C nach B transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere einen 2-Scheiben-Turm von B über A nach C

  12. Ausführung des Algorithmus Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z Ausführungstiefe: 2 transportiere einen 3-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere einen 2-Scheiben-Turm von A über C nach B: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C transportiere eine Scheibe von A nach B transportiere einen 1-Scheiben-Turm von C über A nach B transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere einen 2-Scheiben-Turm von B über A nach C: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von B über C nach A transportiere eine Scheibe von B nach C transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C

  13. Ausführung des Algorithmus Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z Ausführungstiefe: 3 transportiere einen 3-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere einen 2-Scheiben-Turm von A über C nach B: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere eine Scheibe von A nach B transportiere einen 1-Scheiben-Turm von C über A nach B: transportiere eine Scheibe von C nach B transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere einen 2-Scheiben-Turm von B über A nach C: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von B über C nach A: transportiere eine Scheibe von B nach A transportiere eine Scheibe von B nach C transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere eine Scheibe von A nach C

  14. Ausführung des Algorithmus transportiere einen 3-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere einen 2-Scheiben-Turm von A über C nach B: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere eine Scheibe von A nach B transportiere einen 1-Scheiben-Turm von C über A nach B: transportiere eine Scheibe von C nach B transportiere eine Scheibe von A nach C transportiere einen 2-Scheiben-Turm von B über A nach C: transportiere einen 1-Scheiben-Turm von B über C nach A: transportiere eine Scheibe von B nach A transportiere eine Scheibe von B nach C transportiere einen 1-Scheiben-Turm von A über B nach C: transportiere eine Scheibe von A nach C Basisaktionen

  15. Implementierung in Python Algorithmus: transportiere einen n-Scheiben-Turm von X über Y nach Z wenn n > 1: transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von X über Z nach Y transportiere eine Scheibe von X nach Z transportiere einen (n-1)-Scheiben-Turm von Y über X nach Z sonst: transportiere eine Scheibe von X nach Z Algorithmus def transportiereTurm(n, x, y, z): if n > 1: transportiereTurm(n-1, x, z, y) print "transportiere eine Scheibe von ", x, " nach ", z transportiereTurm(n-1, y, x, z) else: print "transportiere eine Scheibe von ", x, " nach ", z Python-Programm

  16. Übungen (siehe 9.1.4) Bearbeiten Sie die Aufgaben 1, 2.

  17. Teil 2 Selbstähnliche Figuren

  18. Einstieg - Selbstähnliche Figur Eine Figur ist selbstähnlich, wenn sie sich in Teile zerlegen lässt, die zur ihr ähnlich sind.

  19. Einstieg - Selbstähnliche Figur Eine Figur ist selbstähnlich, wenn sie sich in Teile zerlegen lässt, die zur ihr ähnlich sind. zeichne_Baum(200): gehe_vorwaerts(200) drehe_dich_nach_rechts(45) zeichne_Baum(100) drehe_dich_nach_links(90) zeichne_Baum(100) drehe_dich_nach_rechts(45) gehe_rueckwaerts(200) ALG zeichne_Baum(x): wenn x >-> 2: gehe_vorwaerts(x) drehe_dich_nach_rechts(45) zeichne_Baum(x/2) drehe_dich_nach_links(90) zeichne_Baum(x/2) drehe_dich_nach_rechts(45) gehe_rueckwaerts(x) rekursive Problemreduktion rekursiver Algorithmus

  20. Exkurs - Turtle-Grafik Turtle-Grafik basiert auf der Vorstellung, dass eine Schildkröte mit bestimmten Anweisungen auf einer Zeichenfläche bewegt wird und dass die Schildkröte dabei eine Spur hinterlässt. vorwaerts(100) Turtle-Befehle • stift_hoch • stift_runter • gehe_vorwaerts(betrag) • gehe_rueckwaerts(betrag) • drehe_dich_nach_links(winkel) • drehe_dich_nach_rechts(winkel) • gehe_zu_punkt(punkt) • ... zeichne_Quadrat(laenge): wiederhole 4 mal: gehe_vorwaerts(laenge) drehe_dich_nach_links(90) Turtle-Algorithmus

  21. Exkurs - Turtle-Grafik in Python Turtle-Grafik basiert auf der Vorstellung, dass eine Schildkröte mit bestimmten Anweisungen auf einer Zeichenfläche bewegt wird und dass die Schildkröte dabei eine Spur hinterlässt. zeichne_Quadrat(laenge): wiederhole 4 mal: gehe_vorwaerts(laenge) drehe_dich_nach_links(90) • stift_hoch • stift_runter • gehe_vorwaerts(betrag) • gehe_rueckwaerts(betrag) • drehe_dich_nach_links(winkel) • drehe_dich_nach_rechts(winkel) • gehe_zu_punkt(punkt) • ... Turtle-Programm # -*- coding: iso-8859-1 -*- from turtle import * # Deklaration einer Zeichenprozedur def quadrat(laenge): for i in range(4): t.forward(laenge) t.left(90) # Erzeugung eines Turtle-Objekts t = Turtle() # Test der Zeichenprozedur quadrat(100) Turtle-Klasse t.forward(100)

  22. Exkurs - Turtle-Grafik in Python # -*- coding: iso-8859-1 -*- from turtle import * # Deklaration einer Zeichenprozedur def baum(stamm): if stamm >= 2: t.forward(stamm) t.right(45) baum(stamm/2) t.left(90) baum(stamm/2) t.right(45) t.backward(stamm) # Erzeugung eines Turtle-Objekts t = Turtle() # Test der Zeichenprozedur t.left(90) baum(200) ALG zeichne_Baum(x): wenn x >= 2: gehe_vorwaerts(x) drehe_dich_nach_rechts(45) zeichne_Baum(x/2) drehe_dich_nach_links(90) zeichne_Baum(x/2) drehe_dich_nach_rechts(45) gehe_rueckwaerts(x)

  23. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  24. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  25. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  26. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  27. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  28. Übungen (siehe 9.2.3) Wählen Sie eine der folgenden selbstähnlichen Figuren aus. Entwickeln Sie mit Hilfe einer rekursive Problemreduktion einen rekursiven Algorithmus zum Zeichnen der Figur. Testen Sie den Algorithmus mit einer Python-Implementierung.

  29. Teil 3 Rekursive Verarbeitung von Listen

  30. Einstieg - Geschachtelte Listen Eine Gästeliste soll mit einem Programm verwaltet und verarbeitet werden. gaeste = ["Ursula", "Winfried", "Ulrike", "Klaus", ...] def ausgabe(liste): i = 0 while i < len(liste): element = liste[i] print element i = i + 1 def ausgabe(liste): if len(liste) == 0: pass else: erstesElement = liste[0] restListe = liste[1:] print erstesElement ausgabe(restListe) iterativ rekursiv # Test ausgabe(gaeste)

  31. Einstieg - Geschachtelte Listen Eine Gästeliste soll mit einem Programm verwaltet und verarbeitet werden. gaeste = \ [ \ ["Ursula", "Winfried"], \ ["Ulrike", "Klaus"], \ ["Christiane", "Tim"], \ ["Andreas"], \ ["Ulrike", "Peter", ["Kea", "Lena", "Paula"]], \ ... ] def ausgabe(liste): if len(liste) == 0: pass else: erstesElement = liste[0] restListe = liste[1:] if type(erstesElement) == list: ausgabe(erstesElement) else: print erstesElement ausgabe(restListe) ? iterativ rekursiv # Test ausgabe(gaeste)

  32. Einstieg - Geschachtelte Listen • ausgabe([["Ursula", "Winfried"], ["Ulrike", "Klaus"], ["Christiane", "Tim"], ...]) • ausgabe(["Ursula", "Winfried"]) • print "Ursula" ausgabe(["Winfried"])print "Winfried" ausgabe([]) • pass • ausgabe([["Ulrike", "Klaus"], ["Christiane", "Tim"], ...] • ausgabe(["Ulrike", "Klaus"]) • print "Ulrike" ausgabe(["Klaus"])print "Klaus" ausgabe([]) • pass • ausgabe([["Christiane", "Tim"], ...]) • ... def ausgabe(liste): if len(liste) == 0: pass else: erstesElement = liste[0] restListe = liste[1:] if type(erstesElement) == list: ausgabe(erstesElement) else: print erstesElement ausgabe(restListe) Ausführung rekursiver Algorithmus

  33. Liste als rekursive Datenstruktur Eine Liste ist entweder eine leere Liste, oder besteht aus einem ersten Element und einer (Rest-)Liste. def ausgabe(liste): if len(liste) == 0:# liste == [] pass else:# liste == [erstesElement] + restListe erstesElement = liste[0] restListe = liste[1:] print erstesElement ausgabe(restListe) def ausgabe(liste): if len(liste) == 0: # liste == [] pass else: # liste == [erstesElement] + restListe erstesElement = liste[0] restListe = liste[1:] if type(erstesElement) == list: ausgabe(erstesElement) else: print erstesElement ausgabe(restListe)

  34. Entwicklung rekursiver Algorithmen Problem: Es soll gezählt werden, wie oft ein Element in einer Liste vorkommt. Fall 1: Bearbeite eine leere Liste anzahl('b', []) -> 0 Reduktionsanfang: Löse das Problem direkt Fall 2: Bearbeite eine nicht-leere Liste Rekursionsschritt: Löse ein entsprechendes Problem anzahl('b', ['b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) -> 1 + anzahl('b', ['b', 'd', 'a', 'c', 'b']) anzahl('b', ['a', 'b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) -> anzahl('b', ['b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) Rekursive Problemreduktion: Reduziere des Problems auf ein entsprechendes, aber „verkleinertes“ Problem.

  35. Entwicklung rekursiver Algorithmen Problem: Es soll gezählt werden, wie oft ein Element in einer Liste vorkommt. anzahl('b', []) -> 0 anzahl('b', ['b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) -> 1 + anzahl('b', ['b', 'd', 'a', 'c', 'b']) anzahl('b', ['a', 'b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) -> anzahl('b', ['b', 'b', 'd', 'a', 'c', 'b']) def anzahl(element, liste): if len(liste) == 0: return 0 else: if liste[0] == element: return (1 + anzahl(element, liste[1:])) else: return anzahl(element, liste[1:]) (rekursive) Reduktionsregeln (rekursive) Reduktionsschritte Rekursive Problemreduktion: Reduziere des Problems auf ein entsprechendes, aber „verkleinertes“ Problem.

  36. Entwicklung rekursiver Algorithmen Problem: Es soll gezählt werden, wie oft ein Element in einer Liste vorkommt. anzahl('b', ['a', 'b', 'd', 'a', 'b']) -> anzahl('b', ['b', 'd', 'a', 'b']) -> 1 + anzahl('b', ['d', 'a', 'b']) -> 1 + anzahl('b', ['a', 'b']) -> 1 + anzahl('b', ['b']) -> 1 + (1 + anzahl('b', [])) -> 1 + (1 + 0) -> 2 def anzahl(element, liste): if len(liste) == 0: return 0 else: if liste[0] == element: return (1 + anzahl(element, liste[1:])) else: return anzahl(element, liste[1:]) (rekursive) Reduktionsregeln Reduktionskette >>> anzahl('b', ['a', 'b', 'd', 'a', 'b']) 2

  37. Übungen (siehe 9.2.3) Rekursionsgymnastik: Bearbeiten Sie die Aufgaben des Abschnitts 9.2.3.

  38. Fallstudie - geometrische Objekte In den folgenden Aufgaben (siehe 9.3.4) geht es um die Verwaltung und Verarbeitung geometrischer Objekte. Wir betrachten vereinfachend nur geometrische Objekte, die aus Streckenzügen mit Punkten mit ganzzahligen Koordinaten bestehen. Die folgende Abbildung (Logo des Fachbereichs Informatik der TU Kaiserslautern) ist aus solchen geometrischen Objekte aufgebaut. stuetzelinks = [[0, 0],[20, 0],[50, 100],[30, 100],[0, 0]] blockunten = [[90, 10],[110, 10],[110, 30],[90, 30],[90, 10]] blockoben = [[90, 70],[110, 70],[110, 90],[90, 90],[90, 70]] raute = [[80, 50],[100, 40],[120, 50],[100, 60],[80, 50]] verbindung1 = [[100, 110], [100, 90]] verbindung2 = [[100, 70], [100, 60]] verbindung3 = [[100, 40], [100, 30]] verbindung4 = [[100, 10], [100, 0]] verbindung5 = [[80, 50], [70, 50], [70, 100], [100, 100]] stuetzerechts = [verbindung1, blockoben, verbindung2, raute, \ verbindung5, verbindung3, blockunten, verbindung4] dach = [[10, 110],[130, 110],[130, 125],[70, 140],[10, 125],[10, 110]] tor = [stuetzelinks, stuetzerechts, dach] rahmen = [[0, 0],[140, 0],[140, 140],[0, 140],[0, 0]] logo = [tor, rahmen] Bearbeiten Sie die Aufgaben aus Abschnitt 9.3.4.

  39. Teil 4 Rekursive Verarbeitung natürlicher Zahlen

  40. Einstieg - Wege im Galton-Brett Ein Galton-Brett besteht aus Stäben, die in Reihen untereinander versetzt angeordnet sind. Wenn man eine Kugel ein solches Galton-Brett herunterrollen lässt, dann trifft es auf jeweils auf einen Stab und rollt dann entweder links oder rechts davon weiter herunter.

  41. Einstieg - Aufgabe (siehe 9.4.1) Die Stäbe in der Abbildung oben sind bereits mit Stab-Koordinaten versehen. Mit diesen Koordinaten könnte man einen möglichen Kugelweg so beschreiben: (0,0), (1, 0), (2, 1), (3, 2), (4, 3), (5, 3). Wie viele Wege gibt es im Galton-Brett bis zum Stab (m, n)? Bestimmen Sie für alle Stäbe erst einmal die jeweilige Anzahl. Zur Kontrolle: Bis zum Stab (5, 3) gibt es 10 Wege.

  42. Einstieg - Aufgabe (siehe 9.4.1) Die Funktion galton(m, n) beschreibe die Anzahl der Wege im Galton-Brett bis zum Stab (m, n). Begründen Sie die unten formulierten Eigenschaften der Funktion galton. galton(2, 0) galton(n, 0) -> 1 galton(n, n) -> 1 galton(m, n) -> galton(m-1, n-1) + galton(m-1, n), falls m > 0 und 0 < n < m gilt.

  43. Einstieg - Aufgabe (siehe 9.4.1) Testen Sie die folgenden Funktionsdefinitionen. Worin unterscheiden sie sich? Welche ist korrekt? def galton(m, n): if m < n: return None else: if (n == 0) or (m == n): return 1 else: return (galton(m-1, n-1) + galton(m-1, n)) def galton(m, n): if m < n: return 0 else: if n == 0: return 1 else: return (galton(m-1, n-1) + galton(m-1, n)) def galton(m, n): if m == 0: if n == 0: return 1 else: return 0 else: if n == 0: return 1 else: return (galton(m-1, n-1) + galton(m-1, n))

  44. Rekursive Struktur natürlicher Zahlen Eine natürliche Zahl ist entweder eine Null oder Nachfolger einer natürlichen Zahl. Problem: Die Summe der ersten n natürlichen Zahlen soll berechnet werden. Fall 1: Bearbeite die Zahl 0. summe(0) -> 0 Reduktionsanfang: Löse das Problem direkt Fall 2: Bearbeite den Nachfolger einer natürlichen Zahl Rekursionsschritt: Löse ein entsprechendes Problem summe(5) -> 5 + summe(4) Rekursive Problemreduktion: Reduziere des Problems auf ein entsprechendes, aber „verkleinertes“ Problem.

  45. Entwicklung rekursiver Algorithmen Problem: Die Summe der ersten n natürlichen Zahlen soll berechnet werden. summe(0) -> 0 summe(5) -> 5 + summe(4) def summe(zahl): if zahl == 0: return 0 else: return zahl + summe(zahl-1) (rekursive) Reduktionsregeln (rekursive) Reduktionsschritte Rekursive Problemreduktion: Reduziere des Problems auf ein entsprechendes, aber „verkleinertes“ Problem.

  46. Entwicklung rekursiver Algorithmen Problem: Die Summe der ersten n natürlichen Zahlen soll berechnet werden. summe(5) -> 5 + summe(4) -> 5 + (4 + summe(3)) -> 5 + (4 + (3 + summe(2))) -> 5 + (4 + (3 + (2 + summe(1)))) -> 5 + (4 + (3 + (2 + (1 + summe(0))))) -> 5 + (4 + (3 + (2 + (1 + 0)))) -> 5 + (4 + (3 + (2 + 1))) -> 5 + (4 + (3 + 3)) -> 5 + (4 + 6) -> 5 + 10 -> 15 def summe(zahl): if zahl == 0: return 0 else: return zahl + summe(zahl-1) (rekursive) Reduktionsregeln >>> summe(5) 15 Reduktionskette

  47. Übungen (siehe 9.4.3) Rekursionsgymnastik: Bearbeiten Sie die Aufgaben des Abschnitts 9.4.3.

  48. Fallstudie - natürliche Zahlen Operationen auf natürlichen Zahlen lassen sich alle aus einer einzigen Grundoperationen entwickeln. Man benötigt hierzu nur die Nachfolger-Operation s: N -> N, die jeder natürlichen Zahl n ihren Nachfolger s(n) zuordnet. add(x,0) -> x add(x,s(y)) -> s(add(x,y)) def s(x): return x+1 def p(x): return x-1 def add(x, y): if y == 0: return x else: return s(add(x, p(y))) (rekursive) Reduktionsregeln Implementierung in Python Bearbeiten Sie die Aufgaben aus Abschnitt 9.4.4.

  49. Teil 5 Rekursion und Berechnungsaufwand

  50. Einstieg - Wege im Galton-Brett Warum handelt es sich hier um ein ineffizientes Berechnungsverfahren? >>> galton(5, 3) galton( 5 , 3 ) galton( 4 , 2 ) galton( 3 , 1 ) galton( 2 , 0 ) galton( 2 , 1 ) galton( 1 , 0 ) galton( 1 , 1 ) galton( 3 , 2 ) galton( 2 , 1 ) galton( 1 , 0 ) galton( 1 , 1 ) galton( 2 , 2 ) galton( 4 , 3 ) galton( 3 , 2 ) galton( 2 , 1 ) galton( 1 , 0 ) galton( 1 , 1 ) galton( 2 , 2 ) galton( 3 , 3 ) 10 def galton(m, n): print "galton(", m, ",", n, ")" if m < n: return None else: if (n == 0) or (m == n): return 1 else: return (galton(m-1, n-1) + galton(m-1, n))

More Related