Das Herbstsemester 2020 findet in einer gemischten Form aus Online- und Präsenzunterricht statt.
Bitte lesen Sie die publizierten Informationen zu den einzelnen Lehrveranstaltungen genau.

272-0302-00L  Approximations- und Online-Algorithmen

SemesterFrühjahrssemester 2019
DozierendeH.‑J. Böckenhauer, D. Komm
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheDeutsch


KurzbeschreibungDiese Lerneinheit behandelt approximative Verfahren für schwere Optimierungsprobleme und algorithmische Ansätze zur Lösung von Online-Problemen sowie die Grenzen dieser Ansätze.
LernzielAuf systematische Weise einen Überblick über die verschiedenen Entwurfsmethoden von approximativen Verfahren für schwere Optimierungsprobleme und Online-Probleme zu gewinnen. Methoden kennenlernen, die Grenzen dieser Ansätze aufweisen.
InhaltApproximationsalgorithmen sind einer der erfolgreichsten Ansätze zur Behandlung schwerer Optimierungsprobleme. Dabei untersucht man die sogenannte Approximationsgüte, also das Verhältnis der Kosten einer berechneten Näherungslösung und der Kosten einer (nicht effizient berechenbaren) optimalen Lösung.
Bei einem Online-Problem ist nicht die gesamte Eingabe von Anfang an bekannt, sondern sie erscheint stückweise und für jeden Teil der Eingabe muss sofort ein entsprechender Teil der endgültigen Ausgabe produziert werden. Die Güte eines Algorithmus für ein Online-Problem misst man mit der competitive ratio, also dem Verhältnis der Kosten der berechneten Lösung und der Kosten einer optimalen Lösung, wie man sie berechnen könnte, wenn die gesamte Eingabe bekannt wäre.

Inhalt dieser Lerneinheit sind
- die Klassifizierung von Optimierungsproblemen nach der erreichbaren Approximationsgüte,
- systematische Methoden zum Entwurf von Approximationsalgorithmen (z. B. Greedy-Strategien, dynamische Programmierung, LP-Relaxierung),
- Methoden zum Nachweis der Nichtapproximierbarkeit,
- klassische Online-Probleme wie Paging oder Scheduling-Probleme und Algorithmen zu ihrer Lösung,
- randomisierte Online-Algorithmen,
- Entwurfs- und Analyseverfahren für Online-Algorithmen,
- Grenzen des "competitive ratio"- Modells und Advice-Komplexität als eine Möglichkeit, die Komplexität von Online-Problemen genauer zu messen.
LiteraturDie Vorlesung orientiert sich teilweise an folgenden Büchern:

J. Hromkovic: Algorithmics for Hard Problems, Springer, 2004

D. Komm: An Introduction to Online Computation: Determinism, Randomization, Advice, Springer, 2016

Zusätzliche Literatur:

A. Borodin, R. El-Yaniv: Online Computation and Competitive Analysis, Cambridge University Press, 1998