Algorithmen und Datenstrukturen mit Modula — 2 by Niklaus Wirth

By Niklaus Wirth

Der modeme Digital-Computer wurde entwickelt, um komplizierte und zeitraubende Berechnungen zu erleichtern und zu beschleunigen. Bei den meisten Anwendungen spielt seine Fähigkeit, grosse Mengen von Informationen zu speichern und wieder zugänglich zu machen, die wichtigste Rolle (und wird als Haupteigenschaft betrachtet); seine Fähigkeit zu rechnen, d.h. zu kalkulieren, Arithmetik auszuführen, ist in vielen Fällen nahezu belanglos. In allen diesen Fällen stellt die grosse Menge a knowledge, die in irgendeiner Weise verarbeitet werden muss, eine Abstraktion eines Teils der realen Welt dar. Die der Rechenanlage zur Verfügung stehende details besteht aus einer ausgewählten Menge von Daten über die reale Welt, nämlich der für das vorliegende challenge als wichtig erachteten Menge, von der guy annimmt, dass damit die gewünschten Resultate erzielt werden können. Die Daten stellen eine Abstraktion der Wirklichkeit dar, weil die für dieses bestimmte challenge nebensächlichen und belanglosen Eigenschaften und Besonderheiten der realen Objekte unberücksichtigt bleiben. Eine Abstraktion ist somit auch eine Vereinfachung der Tatsachen. Als Beispiel können wir die Personalkartei eines Arbeitgebers betrachten. Jeder Angestellte ist in dieser Kartei (abstrahiert) vertreten durch eine Menge von Daten, die für den Arbeitgeber, bzw. für seine Abrechnungen wichtig sind. Diese Daten enthalten einige Kennzeichen des Arbeitnehmers, wie z.B. seinen Namen und sein Gehalt. Sehr wahrscheinlich werden jedoch in diesem Zusammenhang unwichtige Angaben, wie Haarfarbe, Gewicht und Grösse nicht vermerkt sein.

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Der Test auf Vorhandensein eines Elements in einer Menge wird dann durch eine einzige Schiebe-Operation und einen anschliessenden Bit-Test implementiert. B. ein Test der Form x IN {Cl, c2, ... ,cn} wesentlich effizienter werden als der übliche äquivalente Boolesche Ausdruck (x =Cl) OR (x =c2) OR ... OR (x =cn) Als Korollar ergibt sich, dass die Struktur der Menge nur für Grundtypen kleiner Kardinalität verwendet werden soll. Die Kardinalität der Grundtypen, für die eine effiziente Implementation garantiert werden kann, wird durch die WortIänge des jeweiligen Computers begrenzt.

Sie werden in einer sogenannten Puffervariablen im Hauptspeicher gesammelt und übermittelt, sobald genügend Daten vorliegen, um einen Block der vorgeschriebenen Länge zu bilden. Die Pufferung bringt den zusätzlichen Vorteil, dass der Prozess, der Daten erzeugt (empfängt), gleichzeitig mit dem Gerät, das Daten aufzeichnet (liest), laufen kann. Am besten wird das Gerät als autonomer Prozess betrachtet, der lediglich Datenströme kopiert. Der Puffer hat die Aufgabe, die beiden beteiligten Prozesse, die wir mit Produzent und Konsument bezeichnen wollen, bis zu einem gewissen Grad zu entkoppeln.

Der Zweier-Logarithmus der Kardinalität heisst Wortgrösse, da er die Zahl der Bits (binären Ziffern) angibt, die eine Speicherzelle umfasst. 1. Darstellung von Arrays Die Darstellung einer Array-Struktur ist eine Abbildung des (abstrakten) Array mit Komponenten vom Typ T auf einen Speicher, der selbst ein Array mit Komponenten vom Typ WORD ist. Der Array sollte so abgebildet werden, dass die Berechnung der Adressen von Array-Komponenten so einfach (und deshalb so effizient) wie möglich ist. 18) wobei a die Adresse der ersten Komponenten ist und s die Zahl der Wörter angibt, die eine Komponente belegt.

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