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Author: younishd

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+%%
+%% kit-prog-tutorial
+%%
+%% Slides for my Java programming tutorial at KIT using LaTeX beamer.
+%%
+%% Copyright (c) 2015-2016 YouniS Bensalah <[email protected]>
+%%
+%% This work is released to the public domain.
+%% For the full copyright and license information, please view the LICENSE file.
+%%
+
+\documentclass[18pt]{beamer}
+
+\usepackage{templates/beamerthemekit}
+
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage{hyperref}
+\usepackage{listings}
+\usepackage{xcolor}
+\usepackage{colortbl}
+\usepackage{array}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{amssymb}
+\usepackage{mathrsfs}
+\usepackage{eurosym}
+
+\titleimage{road}
+
+\definecolor{lime}{HTML}{8FFF53}
+
+\newcommand{\tagline}{Recursion \& Java API}
+
+\newcommand{\quotes}[1]{``#1''}
+
+\title[Programmieren\hspace{2.5pt}--\hspace{2.5pt}\tagline]{\tagline}
+\subtitle{Programmieren~\textbar~Tutorium 32}
+
+\author{YouniS Bensalah}
+\date{23. Januar 2017}
+
+\institute{Chair for Software Design and Quality}
+
+\usepackage[citestyle=authoryear,bibstyle=numeric,hyperref,backend=biber]{biblatex}
+\addbibresource{templates/example.bib}
+\bibhang1em
+
+\begin{document}
+
+% remove annoying figure prefix in caption
+\setbeamertemplate{caption}{\raggedright\insertcaption\par}
+
+\selectlanguage{english}
+
+\begin{frame}
+    \titlepage
+\end{frame}
+
+% \begin{frame}{Heute}
+%     \tableofcontents
+% \end{frame}
+
+\begin{frame}{Divide and Conquer}
+    \begin{itemize}
+        \item \quotes{Teile und herrsche}
+        \item Wichtiger Ansatz in der Algorithmik
+        \vspace{.2in}
+        \begin{enumerate}
+            \item Teile Problem so lange in kleinere Teilprobleme, bis diese einfach lösbar sind
+            \item Löse die einzelnen Teilprobleme
+            \item Füge Teillösungen zu Lösung des Gesamtproblems zusammen
+        \end{enumerate}
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Rekursion}
+    \begin{itemize}
+        \item \textbf{Prinzip der Rekursion}
+        \begin{itemize}
+            \item Funktion kann sich selbst aufrufen
+            \item Führe gleiches Berechnungsmuster immer wieder mit kleineren Eingabedaten aus, bis Problem trivial ist
+        \end{itemize}
+        \pause
+        \vspace{.2in}
+        \item Rekursion ist Form von \textit{Divide and Conquer}
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Rekursion}
+    Siehe \quotes{Rekursion}.
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Rekursion: Fakultät}
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{itemize}
+            \item Berechnung der Fakultät einer (nicht negativen, ganzen) Zahl:\\
+            \vspace{.2in}
+            $
+            n! = \prod\limits_{i=1}^{n} =
+                \begin{cases}
+                    n \cdot (n-1)! & \text{if\qquad} x > 0 \\
+                    0 & \text{if\qquad} x = 0
+                \end{cases}
+            $
+        \end{itemize}
+    \end{exampleblock}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Rekursion: Fakultät}
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{lstlisting}[language=Java,basicstyle=\scriptsize]
+int factorial(int n) {
+    if (n > 0) {
+        return n * factorial(n - 1);
+    } else {
+        return 1;
+    }
+}
+        \end{lstlisting}
+
+    \end{exampleblock}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Rekursion: Ackermannfunktion}
+    \begin{exampleblock}{}
+        $
+        \mathscr{A}(m, n) :=
+        \begin{cases}
+            n+1 & \text{if\quad} m = 0\\
+            \mathscr{A}(m-1, 1) & \text{if\quad} m > 0 \text{\,and\,} n = 0\\
+            \mathscr{A}(m-1, \mathscr{A}(m, n-1)) & \text{if\quad} m > 0 \text{\,and\,} n > 0
+        \end{cases}
+        $
+    \end{exampleblock}
+    \pause
+    \begin{itemize}
+        \item $\mathscr{A}(1, 1) = 3$
+        \item $\mathscr{A}(1, 2) = 4$
+        \item $\mathscr{A}(2, 3) = 9$
+        \item $\mathscr{A}(2, 4) = 11$
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Rekursion: Ackermannfunktion}
+    \begin{itemize}
+        \item $\mathscr{A}(4, 2)$ ist eine Zahl mit \textbf{19729} Dezimalstellen
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\subsubsection{Iteration vs. Rekursion}
+
+\begin{frame}[fragile]{Iteration vs. Rekursion}
+    Alternativ zur rekursiven Variante von \texttt{factorial()}\dots
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{lstlisting}[language=Java,basicstyle=\scriptsize]
+int factorial(int n) {
+    int result = 1;
+    for (int i = 2; i <= n; ++i) {
+        result *= i;
+    }
+    return result;
+}
+        \end{lstlisting}
+
+    \end{exampleblock}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Zusammenfassung}
+    \begin{itemize}
+        \item \textbf{Rekursion} kann speicheraufwendig werden, da jedes Mal eine neue Instanz der Methode aufgerufen wird
+        \begin{itemize}
+            \item Stack kann überlaufen!
+        \end{itemize}
+        \item Nicht immer klar, ob die Berechnung terminiert
+        \item Rekursion ist bei manchen Problemen eine elegante Lösung
+        \item Es gibt nicht immer eine \quotes{iterative Lösung} (siehe \textit{Ackermannfunktion})
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Java API}
+    \begin{itemize}
+        \item Die \textbf{Java API} ist eine Sammlung von Klassen/Paketen für häufig benötigte Funktionalitäten
+
+        \begin{itemize}
+            \item \texttt{java.lang}: Basisfunktionalität
+            \item \texttt{java.util}: Java Collections Framework
+            \item \texttt{java.io}: Ein- und Ausgabe
+        \end{itemize}
+
+        \vspace{.2in}
+
+        \item Das \textbf{Java Collections Framework} enthält u.a.
+        \begin{itemize}
+            \item \texttt{Map<K,V>}, \texttt{Set<E>}\dots
+            \item \texttt{Queue<E>}, \texttt{Deque<E>}, \texttt{Stack<E>}\dots
+            \item \texttt{List<E>}, \texttt{LinkedList<E>}\dots
+        \end{itemize}
+
+        \vspace{.2in}
+
+        \item \quotes{Das Rad muss nicht neu erfunden werden.}
+
+    \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Sets und Maps}
+    \begin{block}{}
+        \begin{itemize}
+            \item Ein \textbf{Set} stellt eine Menge (im mathematischen Sinne) dar
+            \item Sammlung von Objekten, \textit{ohne Duplikate}
+        \end{itemize}
+    \end{block}
+
+    \begin{block}{}
+        \begin{itemize}
+            \item Eine \textbf{Map} stellt eine Abbildung von Schlüsseln (keys) auf Werte (values) dar
+            \item Beispiel: \texttt{String} als key, \texttt{Student} als value
+        \end{itemize}
+
+    \end{block}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Sets}
+    \begin{lstlisting}[language=Java]
+Set<String> names = new HashSet<>();
+
+names.add("Alice");
+names.add("Eve");
+names.add("Bob");
+names.add("Eve");
+
+it = names.iterator();
+String name;
+while (it.hasNext()) {
+    name = it.next();
+    System.out.println(name);
+}
+    \end{lstlisting}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Sets}
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{lstlisting}[language=Java]
+Bob
+Eve
+Alice
+        \end{lstlisting}
+    \end{exampleblock}
+
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]{Maps}
+    \begin{lstlisting}[language=Java]
+Map<String, Integer> mountains = new HashMap<>();
+
+mountains.put("Everest", 8848);
+mountains.put("K2", 8611);
+mountains.put("Kangchenjunga", 8586);
+mountains.put("Lhotse", 8516);
+
+System.out.println(mountains.get("Everest"));
+    \end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Maps}
+
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{lstlisting}[language=Java]
+8848
+        \end{lstlisting}
+
+    \end{exampleblock}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]{Stack}
+    \begin{lstlisting}[language=Java]
+Stack<String> books = new Stack<>();
+
+books.push("Modern Operating Systems");
+books.push("The Magic Garden Explained");
+
+System.out.println(books.peek());
+books.pop();
+
+books.push("The Art of Game Design");
+
+String next;
+while (!books.empty()) {
+    next = books.pop();
+    System.out.println(next);
+}
+    \end{lstlisting}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]{Stack}
+    \begin{exampleblock}{}
+        \begin{lstlisting}[language=Java]
+The Magic Garden Explained
+The Art of Game Design
+Modern Operating Systems
+        \end{lstlisting}
+    \end{exampleblock}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Read the fine manual}
+    \Large{\url{https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api}}
+\end{frame}
+
+\appendix
+\beginbackup
+
+\begin{frame}{Fragen?}
+    \begin{figure}
+        \includegraphics[scale=.6]{img/additionalquestions.jpg}
+    \end{figure}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}{Bis nächste Woche!}
+    \begin{figure}
+        \includegraphics[scale=.4]{img/team_chat.png}
+        \caption{\footnotesize{xkcd.com}}
+    \end{figure}
+\end{frame}
+
+\backupend
+
+\end{document}