Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers

Author: Georg Hager,Gerhard Wellein

Publisher: CRC Press

ISBN: 9781439811931

Category: Computers

Page: 356

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Written by high performance computing (HPC) experts, Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers provides a solid introduction to current mainstream computer architecture, dominant parallel programming models, and useful optimization strategies for scientific HPC. From working in a scientific computing center, the authors gained a unique perspective on the requirements and attitudes of users as well as manufacturers of parallel computers. The text first introduces the architecture of modern cache-based microprocessors and discusses their inherent performance limitations, before describing general optimization strategies for serial code on cache-based architectures. It next covers shared- and distributed-memory parallel computer architectures and the most relevant network topologies. After discussing parallel computing on a theoretical level, the authors show how to avoid or ameliorate typical performance problems connected with OpenMP. They then present cache-coherent nonuniform memory access (ccNUMA) optimization techniques, examine distributed-memory parallel programming with message passing interface (MPI), and explain how to write efficient MPI code. The final chapter focuses on hybrid programming with MPI and OpenMP. Users of high performance computers often have no idea what factors limit time to solution and whether it makes sense to think about optimization at all. This book facilitates an intuitive understanding of performance limitations without relying on heavy computer science knowledge. It also prepares readers for studying more advanced literature. Read about the authors’ recent honor: Informatics Europe Curriculum Best Practices Award for Parallelism and Concurrency
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Handbook of Research on High Performance and Cloud Computing in Scientific Research and Education

Author: Despotovi?-Zraki?, Marijana

Publisher: IGI Global

ISBN: 1466657855

Category: Computers

Page: 476

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As information systems used for research and educational purposes have become more complex, there has been an increase in the need for new computing architecture. High performance and cloud computing provide reliable and cost-effective information technology infrastructure that enhances research and educational processes. Handbook of Research on High Performance and Cloud Computing in Scientific Research and Education presents the applications of cloud computing in various settings, such as scientific research, education, e-learning, ubiquitous learning, and social computing. Providing various examples, practical solutions, and applications of high performance and cloud computing; this book is a useful reference for professionals and researchers discovering the applications of information and communication technologies in science and education, as well as scholars seeking insight on how modern technologies support scientific research.
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Embedded Computing for High Performance

Efficient Mapping of Computations Using Customization, Code Transformations and Compilation

Author: João Manuel Paiva Cardoso,José Gabriel de Figueiredo Coutinho,Pedro C. Diniz

Publisher: Morgan Kaufmann

ISBN: 0128041994

Category: Computers

Page: 320

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Embedded Computing for High Performance: Design Exploration and Customization Using High-level Compilation and Synthesis Tools provides a set of real-life example implementations that migrate traditional desktop systems to embedded systems. Working with popular hardware, including Xilinx and ARM, the book offers a comprehensive description of techniques for mapping computations expressed in programming languages such as C or MATLAB to high-performance embedded architectures consisting of multiple CPUs, GPUs, and reconfigurable hardware (FPGAs). The authors demonstrate a domain-specific language (LARA) that facilitates retargeting to multiple computing systems using the same source code. In this way, users can decouple original application code from transformed code and enhance productivity and program portability. After reading this book, engineers will understand the processes, methodologies, and best practices needed for the development of applications for high-performance embedded computing systems. Focuses on maximizing performance while managing energy consumption in embedded systems Explains how to retarget code for heterogeneous systems with GPUs and FPGAs Demonstrates a domain-specific language that facilitates migrating and retargeting existing applications to modern systems Includes downloadable slides, tools, and tutorials
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Handbook of Research on Computational Science and Engineering: Theory and Practice

Theory and Practice

Author: Leng, J.

Publisher: IGI Global

ISBN: 161350117X

Category: Technology & Engineering

Page: 987

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By using computer simulations in research and development, computational science and engineering (CSE) allows empirical inquiry where traditional experimentation and methods of inquiry are difficult, inefficient, or prohibitively expensive. The Handbook of Research on Computational Science and Engineering: Theory and Practice is a reference for interested researchers and decision-makers who want a timely introduction to the possibilities in CSE to advance their ongoing research and applications or to discover new resources and cutting edge developments. Rather than reporting results obtained using CSE models, this comprehensive survey captures the architecture of the cross-disciplinary field, explores the long term implications of technology choices, alerts readers to the hurdles facing CSE, and identifies trends in future development.
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Computer Organization & Architecture: Themes and Variations

Author: Alan Clements

Publisher: Cengage Learning

ISBN: 1111987041

Category: Technology & Engineering

Page: 936

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COMPUTER ORGANIZATION AND ARCHITECTURE: THEMES AND VARIATIONS stresses the structure of the complete system (CPU, memory, buses and peripherals) and reinforces that core content with an emphasis on divergent examples. This approach to computer architecture is an effective arrangement that provides sufficient detail at the logic and organizational levels appropriate for EE/ECE departments as well as for Computer Science readers. The text goes well beyond the minimal curriculum coverage and introduces topics that are important to anyone involved with computer architecture in a way that is both thought provoking and interesting to all. Important Notice: Media content referenced within the product description or the product text may not be available in the ebook version.
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Numerische Methoden

Eine Einführung für Informatiker, Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mathematiker

Author: Thomas Huckle,Stefan Schneider

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540303189

Category: Science

Page: 385

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Die Neuauflage wurde aktualisiert und Erfahrungen der täglichen Vorlesungspraxis eingearbeitet. Integriert sind neue Bereiche wie Internet und Softwareentwicklung für industrielle Anwendungen. Die dazugehörige interaktive Website ermöglicht es Studierenden die Übungsaufgaben des Buches mit Lösungshilfen selbstständig zu bearbeiten.
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Der Computer

Mein Lebenswerk

Author: Konrad Zuse

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662065169

Category: Computers

Page: 218

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Das Werk eines großen Mannes in wenigen Worten zusammenzu fassen, wird notwendig, wenn diese Worte in Stein gemeißelt werden sollen. Auch im Geleitwort zur Autobiographie eines solchen Mannes ist es angebracht, Kürze walten zu lassen und durch wenig Worte den Autor um so mehr zu ehren. Für Konrad Zuse lauten diese Worte: Schöpfer der ersten vollautomatischen, programmgesteuer ten und frei programmierten, in binärer Gleitpunktrechnung arbeitenden Rechenanlage. Sie war 1941 betriebsfähig. So oder ähnlich wird man einmal schreiben müssen, wenn Konrad Zuses Büste in der Walhalla neben denen Gregor Mendels und Wilhelm Conrad Röntgens - um nur zwei zu nennen, denen zuletzt diese Ehre zuteil wurde - aufgestellt wird. München,August1984 F. L. Bauer v GELEITWORT Wie lange und ausführlich immer eine Autobiographie ist, sie kann nicht vollständig sein. Ich freue mich daher, in diesem Geleitwort ein Beispiel dafür anführen zu können, wie das Werk des Verfassers ausgestrahlt hat. Es ist ein kleines Beispiel, von einer Art wie es Dutzende geben mag, aber ein persönliches, das als mein Dank für die Anregung und Unterstützung - die zu einer dauerhaften Freundschaft geführt hat - gelten darf, aber auch als symbolischer Dank aller anderen, die von Konrad Zuse Richtung und Hilfe erhalten haben.
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MPI - Eine Einführung

Portable parallele Programmierung mit dem Message-Passing Interface

Author: William Gropp,Ewing Lusk,Anthony Skjellum

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3486841009

Category: Computers

Page: 387

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Message Passing Interface (MPI) ist ein Protokoll, das parallel Berechnungen auf verteilten, heterogenen, lose-gekoppelten Computersystemen ermöglicht.
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Multicore-Programmierung

Performance erhöhen durch Software-Multithreading

Author: Shameem Akhter,Jason Roberts

Publisher: N.A

ISBN: 9783939084709

Category:

Page: 298

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Eine Tour durch C++

Die kurze Einführung in den neuen Standrad C++11

Author: Bjarne Stroustrup

Publisher: Carl Hanser Verlag GmbH Co KG

ISBN: 3446439838

Category: Computers

Page: 200

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EINE TOUR DURCH C++ // - Dieser Leitfaden will Ihnen weder das Programmieren beibringen noch versteht er sich als einzige Quelle, die Sie für die Beherrschung von C++ brauchen – aber diese Tour ist wahrscheinlich die kürzeste oder einfachste Einführung in C++11. - Für C- oder C++-Programmierer, die mit der aktuellen C++-Sprache vertrauter werden wollen - Programmierer, die in einer anderen Sprache versiert sind, erhalten ein genaues Bild vom Wesen und von den Vorzügen des modernen C++ . Mit dem C++11-Standard können Programmierer Ideen klarer, einfacher und direkter auszudrücken sowie schnelleren und effizienteren Code zu schreiben. Bjarne Stroustrup, der Designer und ursprüngliche Implementierer von C++, erläutert die Details dieser Sprache und ihre Verwendung in seiner umfassenden Referenz „Die C++-Programmiersprache“. In „Eine Tour durch C++“ führt Stroustrup jetzt die Übersichtskapitel aus der Referenz zusammen und erweitert sie so, dass auch erfahrene Programmierer in nur wenigen Stunden eine Vorstellung davon erhalten, was modernes C++ ausmacht. In diesem kompakten und eigenständigen Leitfaden behandelt Stroustrup – neben Grundlagen – die wichtigsten Sprachelemente und die wesentlichen Komponenten der Standardbibliothek. Er präsentiert die C++-Features im Kontext der Programmierstile, die sie unterstützen, wie die objektorientierte und generische Programmierung. Die Tour beginnt bei den Grundlagen und befasst sich dann mit komplexeren Themen, einschließlich vieler, die neu in C++11 sind wie z.B. Verschiebesemantik, einheitliche Initialisierung, Lambda-Ausdrücke, verbesserte Container, Zufallszahlen und Nebenläufigkeit. Am Ende werden Design und Entwicklung von C++ sowie die in C++11 hinzugekommenen Erweiterungen diskutiert. Programmierer erhalten hier – auch anhand von Schlüsselbeispielen – einen sinnvollen Überblick und praktische Hilfe für den Einstieg. AUS DEM INHALT // Die Grundlagen // Benutzerdefinierte Typen // Modularität // Klassen // Templates // Überblick über die Bibliothek // Strings und reguläre Ausdrücke // E/A-Streams // Container // Algorithmen // Utilities // Numerik // Nebenläufigkeit // Geschichte und Kompatibilität
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Scientific Computing with Multicore and Accelerators

Author: Jakub Kurzak,David A. Bader,Jack Dongarra

Publisher: CRC Press

ISBN: 1439825378

Category: Computers

Page: 514

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The hybrid/heterogeneous nature of future microprocessors and large high-performance computing systems will result in a reliance on two major types of components: multicore/manycore central processing units and special purpose hardware/massively parallel accelerators. While these technologies have numerous benefits, they also pose substantial performance challenges for developers, including scalability, software tuning, and programming issues. Researchers at the Forefront Reveal Results from Their Own State-of-the-Art Work Edited by some of the top researchers in the field and with contributions from a variety of international experts, Scientific Computing with Multicore and Accelerators focuses on the architectural design and implementation of multicore and manycore processors and accelerators, including graphics processing units (GPUs) and the Sony Toshiba IBM (STI) Cell Broadband Engine (BE) currently used in the Sony PlayStation 3. The book explains how numerical libraries, such as LAPACK, help solve computational science problems; explores the emerging area of hardware-oriented numerics; and presents the design of a fast Fourier transform (FFT) and a parallel list ranking algorithm for the Cell BE. It covers stencil computations, auto-tuning, optimizations of a computational kernel, sequence alignment and homology, and pairwise computations. The book also evaluates the portability of drug design applications to the Cell BE and illustrates how to successfully exploit the computational capabilities of GPUs for scientific applications. It concludes with chapters on dataflow frameworks, the Charm++ programming model, scan algorithms, and a portable intracore communication framework. Explores the New Computational Landscape of Hybrid Processors By offering insight into the process of constructing and effectively using the technology, this volume provides a thorough and practical introduction to the area of hybrid computing. It discusses introductory concepts and simple examples of parallel computing, logical and performance debugging for parallel computing, and advanced topics and issues related to the use and building of many applications.
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Semantic Web

Grundlagen

Author: Pascal Hitzler,Markus Krötzsch,Sebastian Rudolph,York Sure

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540339949

Category: Computers

Page: 277

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Das Buch Semantic Web – Grundlagen vermittelt als erstes deutschsprachiges Lehrbuch die Grundlagen des Semantic Web in verständlicher Weise. Es ermöglicht einen einfachen und zügigen Einstieg in Methoden und Technologien des Semantic Web und kann z.B. als solide Grundlage für die Vorbereitung und Durchführung von Vorlesungen genutzt werden. Die Autoren trennen dabei sauber zwischen einer intuitiven Hinführung zur Verwendung semantischer Technologien in der Praxis einerseits, und der Erklärung formaler und theoretischer Hintergründe andererseits. Nur für letzteres werden Grundkenntnisse in Logik vorausgesetzt, die sich bei Bedarf jedoch durch zusätzliche Lektüre und mit Hilfe eines entsprechenden Kapitels im Anhang aneignen lassen. Das Lehrbuch richtet sich primär an Studenten mit Grundkenntnissen in Informatik sowie an interessierte Praktiker welche sich im Bereich Semantic Web fortbilden möchten. Aus den Rezensionen: "... RDF, RDF-S und OWL. Diese Sprachen ... werden von den Autoren dargestellt. Bei der Darstellung ... fallen sie selten zu schwierigen Fachslang, sondern liefern eine gut nachvollziehbare Schilderung mit einfachen Beispielen, auch Übungsaufgaben runden die Kapitel ab. ... Semantic Web ist ein einfach geschriebenes und anschauliches Buch, das In die Grundkonzepte der Semantic-Web-Techniken einführt. Wer sich schnell in RDF, RDF-S und Co. einarbeiten muss und etwas Vorbildung in Logik und Algebra mitbringt, der trifft mit diesem Lehrbuch sicherlich eine gute Wahl ..." (http://www.literaturnetz.com/content/view/8742/44/)
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Industrial Applications of High-Performance Computing

Best Global Practices

Author: Anwar Osseyran,Merle Giles

Publisher: CRC Press

ISBN: 1466596813

Category: Computers

Page: 410

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Industrial Applications of High-Performance Computing: Best Global Practices offers a global overview of high-performance computing (HPC) for industrial applications, along with a discussion of software challenges, business models, access models (e.g., cloud computing), public-private partnerships, simulation and modeling, visualization, big data analysis, and governmental and industrial influence. Featuring the contributions of leading experts from 11 different countries, this authoritative book: Provides a brief history of the development of the supercomputer Describes the supercomputing environments of various government entities in terms of policy and service models Includes a case study section that addresses more subtle and technical aspects of industrial supercomputing Shows how access to supercomputing matters, and how supercomputing can be used to solve large-scale and complex science and engineering problems Emphasizes the need for collaboration between companies, political organizations, government agencies, and entire nations Industrial Applications of High-Performance Computing: Best Global Practices supplies computer engineers and researchers with a state-of-the-art supercomputing reference. This book also keeps policymakers and industrial decision-makers informed about the economic impact of these powerful technological investments.
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High Performance Computing - HiPC 2007

14th International Conference, Goa, India, December 18-21, 2007, Proceedings

Author: Srinivas Aluru,Manish Parashar,Ramamurthy Badrinath,Viktor K. Prasanna

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3540772197

Category: Computers

Page: 663

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This book examines the issues surrounding the energy options available to nations in Europe and the Mediterranean. As the supply of fossil fuels dwindles and extraction costs rise, it examines short- and long-term strategies including lifestyle change.
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Alexander von Humboldt und die Erfindung der Natur

Author: Andrea Wulf

Publisher: C. Bertelsmann Verlag

ISBN: 3641195500

Category: Biography & Autobiography

Page: 560

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Was hat Alexander von Humboldt, der vor mehr als 150 Jahren starb, mit Klimawandel und Nachhaltigkeit zu tun? Der Naturforscher und Universalgelehrte, nach dem nicht nur unzählige Straßen, Pflanzen und sogar ein »Mare« auf dem Mond benannt sind, hat wie kein anderer Wissenschaftler unser Verständnis von Natur als lebendigem Ganzen, als Kosmos, in dem vom Winzigsten bis zum Größten alles miteinander verbunden ist und dessen untrennbarer Teil wir sind, geprägt. Die Historikerin Andrea Wulf stellt in ihrem vielfach preisgekrönten – so auch mit dem Bayerischen Buchpreis 2016 – Buch Humboldts Erfindung der Natur, die er radikal neu dachte, ins Zentrum ihrer Erkundungsreise durch sein Leben und Werk. Sie folgt den Spuren des begnadeten Netzwerkers und zeigt, dass unser heutiges Wissen um die Verwundbarkeit der Erde in Humboldts Überzeugungen verwurzelt ist. Ihm heute wieder zu begegnen, mahnt uns, seine Erkenntnisse endlich zum Maßstab unseres Handelns zu machen – um unser aller Überleben willen.
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Introduction to Elementary Computational Modeling

Essential Concepts, Principles, and Problem Solving

Author: Jose Garrido

Publisher: CRC Press

ISBN: 1439867399

Category: Mathematics

Page: 329

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With an emphasis on problem solving, this book introduces the basic principles and fundamental concepts of computational modeling. It emphasizes reasoning and conceptualizing problems, the elementary mathematical modeling, and the implementation using computing concepts and principles. Examples are included that demonstrate the computation and visualization of the implemented models. The author provides case studies, along with an overview of computational models and their development. The first part of the text presents the basic concepts of models and techniques for designing and implementing problem solutions. It applies standard pseudo-code constructs and flowcharts for designing models. The second part covers model implementation with basic programming constructs using MATLAB®, Octave, and FreeMat. Aimed at beginning students in computer science, mathematics, statistics, and engineering, Introduction to Elementary Computational Modeling: Essential Concepts, Principles, and Problem Solving focuses on fundamentals, helping the next generation of scientists and engineers hone their problem solving skills.
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Introduction to Concurrency in Programming Languages

Author: Matthew J. Sottile,Timothy G. Mattson,Craig E Rasmussen

Publisher: CRC Press

ISBN: 9781420072143

Category: Mathematics

Page: 344

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Exploring how concurrent programming can be assisted by language-level techniques, Introduction to Concurrency in Programming Languages presents high-level language techniques for dealing with concurrency in a general context. It provides an understanding of programming languages that offer concurrency features as part of the language definition. The book supplies a conceptual framework for different aspects of parallel algorithm design and implementation. It first addresses the limitations of traditional programming techniques and models when dealing with concurrency. The book then explores the current state of the art in concurrent programming and describes high-level language constructs for concurrency. It also discusses the historical evolution of hardware, corresponding high-level techniques that were developed, and the connection to modern systems, such as multicore and manycore processors. The remainder of the text focuses on common high-level programming techniques and their application to a range of algorithms. The authors offer case studies on genetic algorithms, fractal generation, cellular automata, game logic for solving Sudoku puzzles, pipelined algorithms, and more. Illustrating the effect of concurrency on programs written in familiar languages, this text focuses on novel language abstractions that truly bring concurrency into the language and aid analysis and compilation tools in generating efficient, correct programs. It also explains the complexity involved in taking advantage of concurrency with regard to program correctness and performance.
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Algorithmen - Eine Einführung

Author: Thomas H. Cormen,Charles E. Leiserson,Ronald Rivest,Clifford Stein

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3110522012

Category: Computers

Page: 1339

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Der "Cormen" bietet eine umfassende und vielseitige Einführung in das moderne Studium von Algorithmen. Es stellt viele Algorithmen Schritt für Schritt vor, behandelt sie detailliert und macht deren Entwurf und deren Analyse allen Leserschichten zugänglich. Sorgfältige Erklärungen zur notwendigen Mathematik helfen, die Analyse der Algorithmen zu verstehen. Den Autoren ist es dabei geglückt, Erklärungen elementar zu halten, ohne auf Tiefe oder mathematische Exaktheit zu verzichten. Jedes der weitgehend eigenständig gestalteten Kapitel stellt einen Algorithmus, eine Entwurfstechnik, ein Anwendungsgebiet oder ein verwandtes Thema vor. Algorithmen werden beschrieben und in Pseudocode entworfen, der für jeden lesbar sein sollte, der schon selbst ein wenig programmiert hat. Zahlreiche Abbildungen verdeutlichen, wie die Algorithmen arbeiten. Ebenfalls angesprochen werden Belange der Implementierung und andere technische Fragen, wobei, da Effizienz als Entwurfskriterium betont wird, die Ausführungen eine sorgfältige Analyse der Laufzeiten der Programme mit ein schließen. Über 1000 Übungen und Problemstellungen und ein umfangreiches Quellen- und Literaturverzeichnis komplettieren das Lehrbuch, dass durch das ganze Studium, aber auch noch danach als mathematisches Nachschlagewerk oder als technisches Handbuch nützlich ist. Für die dritte Auflage wurde das gesamte Buch aktualisiert. Die Änderungen sind vielfältig und umfassen insbesondere neue Kapitel, überarbeiteten Pseudocode, didaktische Verbesserungen und einen lebhafteren Schreibstil. So wurden etwa - neue Kapitel zu van-Emde-Boas-Bäume und mehrfädigen (engl.: multithreaded) Algorithmen aufgenommen, - das Kapitel zu Rekursionsgleichungen überarbeitet, sodass es nunmehr die Teile-und-Beherrsche-Methode besser abdeckt, - die Betrachtungen zu dynamischer Programmierung und Greedy-Algorithmen überarbeitet; Memoisation und der Begriff des Teilproblem-Graphen als eine Möglichkeit, die Laufzeit eines auf dynamischer Programmierung beruhender Algorithmus zu verstehen, werden eingeführt. - 100 neue Übungsaufgaben und 28 neue Problemstellungen ergänzt. Umfangreiches Dozentenmaterial (auf englisch) ist über die Website des US-Verlags verfügbar.
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