Der Dijkstra-Algorithmus ist ein Algorithmus, der verwendet wird, um das Problem des kürzesten Pfades in einem Diagramm zu lösen. Dies bedeutet, dass der Dijkstra-Algorithmus bei einer Anzahl von Knoten und den Kanten zwischen ihnen sowie der “Länge” der Kanten (als “Gewicht” bezeichnet) den kürzesten Weg vom angegebenen Startknoten zu allen anderen Knoten findet.

Beschreibung des Algorithmus

Das Grundprinzip des Dijkstra-Algorithmus besteht darin, den Knoten mit dem derzeit kleinsten Abstand zur Quelle iterativ zu betrachten und alle noch nicht besuchten Nachbarn zu aktualisieren, wenn der Pfad zu ihm über den aktuellen Knoten kürzer ist. Im Einzelnen führt dies zu den folgenden Schritten:

1. Initialisieren Sie den Abstand zum Startknoten als 0 und den Abstand zu allen anderen Knoten als unendlich
2. Setzen Sie alle Knoten auf “nicht besucht”.

3. Während wir nicht alle Knoten besucht haben:

   1. Suchen Sie den Knoten mit der aktuell kürzesten Entfernung von der Quelle (beim ersten Durchgang ist dies der Quellknoten selbst).
   2. Überprüfen Sie für alle Knoten daneben, die wir noch nicht besucht haben, ob die derzeit kleinste Entfernung zu diesem Nachbarn größer ist, als wenn wir über den aktuellen Knoten gehen würden
   3. Wenn dies der Fall ist, aktualisieren Sie die kleinste Entfernung dieses Nachbarn auf die Entfernung von der Quelle zum aktuellen Knoten plus die Entfernung vom aktuellen Knoten zu diesem Nachbarn

Am Ende enthält das Array, mit dem wir die aktuell kürzeste Entfernung von der Quelle zu allen anderen Knoten verfolgt haben, die (endgültigen) kürzesten Entfernungen.

Beispiel des Algorithmus

Betrachten Sie das folgende Diagramm:

Die Schritte, die der Algorithmus in diesem Diagramm ausführt, wenn der Knoten 0 als Startpunkt angegeben wird, sind:

1. Besuche Knoten 0
2. Aktualisieren der Entfernung von Knoten 1 bis 3
3. Aktualisieren des Abstands von Knoten 2 zu 1
4. Besuchte Knoten: 0
5. Derzeit niedrigste Entfernungen: [0, 3, 1, unendlich, unendlich, unendlich]

6. Besuch von Knoten 1 mit der aktuellen Entfernung 1

   • Aktualisieren der Entfernung von Knoten 3 bis 5
   • Besuchte Knoten: 0, 2
   • Derzeit niedrigste Entfernungen: [0, 3, 1, 5, unendlich, unendlich]

7. Besuch von Knoten 3 mit der aktuellen Entfernung 3

   • Aktualisieren der Entfernung von Knoten 4 bis 4
   • Besuchte Knoten: 0, 1, 2
   • Derzeit niedrigste Entfernungen: [0, 3, 1, 5, 4, unendlich]

8. Besuche Knoten 4 mit der aktuellen Entfernung 4

   • Aktualisieren der Entfernung von Knoten 5 bis 5
   • Besuchte Knoten: 0, 1, 2, 4
   • Derzeit niedrigste Entfernungen: [0, 3, 1, 5, 4, 5]

9. Besuche Knoten 5 mit aktueller Entfernung 5

   • Keine zu aktualisierenden Entfernungen
   • Besuchte Knoten: 0, 1, 2, 3, 4
   • Derzeit niedrigste Entfernungen: [0, 3, 1, 5, 4, 5]

10. Besuch des Knotens 5 mit der aktuellen Entfernung 5

    • Keine zu aktualisierenden Entfernungen
    • Besuchte Knoten: 0, 1, 2, 3, 4, 5

Alle besuchten Knoten Letzte niedrigste Abstände: [0, 3, 1, 5, 4, 5]

Laufzeit des Algorithmus

Die Laufzeitkomplexität von Dijkstra hängt davon ab, wie es implementiert wird. Wenn ein Min-Heap verwendet wird, um den nächsten zu besuchenden Knoten zu bestimmen, und die Adjazenz unter Verwendung von Adjazenzlisten implementiert wird, ist die Laufzeit O(| E | + | V | log | V|) (|V| = Nummer Anzahl der Knoten, |E| = Anzahl der Kanten). Wenn wir einfach alle Entfernungen durchsuchen, um den Knoten mit der niedrigsten Entfernung in jedem Schritt zu finden, und mithilfe einer Matrix nachsehen, ob zwei Knoten benachbart sind, steigt die Laufzeitkomplexität auf O(| V | ^ 2).

Speicherkomplexität des Algorithmus

Die Speicherkomplexität von Dijkstra hängt auch davon ab, wie es implementiert ist, und entspricht der Laufzeitkomplexität.

JavaScript

JavaScript ist eine interpretierte Skriptsprache, die zuvor hauptsächlich in Webseiten verwendet wurde (die in Browsern ausgeführt werden) und seitdem über node.js auch für Back-End- und andere Aufgaben beliebt ist

Während es einen Großteil seiner Syntax von Java entlehnt, ist es eine ganz andere Sprache und sollte nicht verwechselt werden.

Getting to “Hello World” in JavaScript

Das Wichtigste zuerst - hier erfahren Sie, wie Sie Ihre erste Codezeile in JavaScript ausführen können. Wenn Sie JavaScript für das Backend verwenden möchten, lesen Sie das Kapitel zum Drucken von Hello World mit Node.js. Wenn Sie JavaScript im Frontend (d. H. Auf Webseiten) verwenden möchten, lesen Sie das Kapitel zum Drucken von Hello World im Browser.

Getting to “Hello World” in JavaScript using the browser

1. Erstellen Sie eine Datei mit dem Namen hello_world.html
2. Öffnen Sie es mit einem Texteditor (z. B. Sublime Text oder nur mit dem Standard-Windows-Editor).
3. Fügen Sie den folgenden Codeausschnitt ein:

<html>
<head>
    <script type="application/javascript">
        // This prints to the browsers console
        console.log("Hello World")
        // This opens a popup
        alert("Hello world")
    </script>
</head>
<body>
    (Website content)
</body>
</html>

4. Öffnen Sie diese Datei mit Ihrem Browser (indem Sie den Speicherort in die Adressleiste eingeben).
5. Sie sollten ein Popup mit der Aufschrift “Hallo Welt” sehen.
6. Wenn Sie die Browserkonsole verwenden (z. B. in Chrome: Rechtsklick -> Überprüfen), wird diese auch dort gedruckt.

Der Grund, warum wir das Skript in HTML verpacken, ist, dass der Browser das JavaScript ansonsten nicht ausführt, sondern nur dessen Inhalt anzeigt.

Getting to “Hello World” in JavaScript using Node.js

1. Laden Sie die neueste Version von Node.js von nodejs.org herunter und installieren Sie sie. Sie können auch eine frühere Version herunterladen, wenn Ihr Anwendungsfall dies erfordert.

2. Öffnen Sie ein Terminal und stellen Sie sicher, dass der Befehl node funktioniert. Wenn der Fehler “Befehl nicht gefunden” (oder ähnlich) angezeigt wird, starten Sie die Befehlszeile und, falls dies nicht hilft, Ihren Computer neu. Wenn das Problem weiterhin besteht, finden Sie hier einige hilfreiche Fragen zu StackOverflow für jede Plattform:

   • Windows
   • Mac
   • Linux

3. Sobald dies funktioniert, kopieren Sie das folgende Snippet in eine Datei mit dem Namen hello_world.js:

   console.log("Hello World");

4. Wechseln Sie das Verzeichnis, indem Sie “cd path / to / helloworld” eingeben und dann “node helloworld.js” ausführen. Dies sollte “Hello World” auf Ihrem Terminal drucken.

Das ist es! Beachten Sie, dass die Eintrittsbarriere ähnlich niedrig ist wie bei Python und vielen anderen Skriptsprachen.

Fundamentals in JavaScript

Um in JavaScript implementierte Algorithmen und Technologien zu verstehen, muss man zunächst verstehen, wie grundlegende Programmierkonzepte in dieser bestimmten Sprache aussehen. Jedes der folgenden Snippets kann mit Node.js einzeln ausgeführt werden, da kein Boilerplate erforderlich ist. Im Browser muss der Code wie im Hello World-Beispiel für den oben gezeigten Browser von HTML umgeben sein.

Variables and Arithmetic

Variablen in JavaScript werden dynamisch typisiert, dh der Inhalt einer Variablen wird zur Laufzeit festgelegt und muss beim Schreiben des Codes nicht angegeben werden.

var number = 5;
var decimalNumber = 3.25;
var result = number * decimalNumber;
var callout = "The number is ";
// In this instance, the values are concatenated rather than added because one of them is a String.
console.log(callout + result);

Dies wird “The number is 16.25” drucken.

Arrays

Arrays in JavaScript werden als Objekte implementiert, wobei der Index nur der Name der Eigenschaft ist. Dies macht sie dynamisch dimensioniert. Die gesamten Konzepte von Objekten und Arrays werden in JavaScript zusammengeführt, wie das folgende Snippet zeigt.

var integers = {}; // initialized as object
integers[3] = 42; // assigned using array index
console.log(integers["3"]); // Accessed using property name, prints "42"

var strings = ["Hello"]; // strings[0] is now Hi
strings[2] = "World"; // index 1 skipped
strings.beautiful = "Beautiful" // Assigned using property name

console.log(strings[0] + " " + strings["beautiful"] + " " + strings[2]); // Prints "Hello World"

Conditions

Wie die meisten Programmiersprachen kann JavaScript “if-else” -Anweisungen ausführen. Darüber hinaus kann JavaScript auch “switch-case” -Anweisungen ausführen.

var value = 5;
if(value === 5){
    console.log("Value is 5");
} else if(value < 5){
    console.log("Value is less than 5");
} else {
    console.log("Value is something else");
}

switch (value){
    case 1:
        console.log("Value is 1");
        break; // Don't go further down the cases
    case 2:
        console.log("Value is 2");
        break; // Don't go further down the cases
    case 3:
        console.log("Value is 3");
        break; // Don't go further down the cases
    case 4:
        console.log("Value is 4");
        break; // Don't go further down the cases
    case 5:
        console.log("Value is 5");
        break; // Don't go further down the cases
    default:
        console.log("Value is something else");
}

Der obige JavaScript-Code gibt zweimal “Wert ist 5” aus.

Schleifen

JavaScript unterstützt sowohl for-, while- als auch do while-Schleifen. Die Anweisungen break undcontinue werden ebenfalls unterstützt. Das folgende Beispiel zeigt die Unterschiede:

var value = 2;
for (var i = 0; i < value; i++) {
    console.log(i);
}
while (value > 0) {
    console.log(value);
    value--;
}
do {
    console.log(value);
    value--;
} while (value > 0);

Dadurch wird Folgendes auf das Terminal gedruckt:

0
1
2
1
0

Beachten Sie die letzte “0”: Sie wird gedruckt, weil in der “do-while” -Schleife im Vergleich zur “while” -Schleife. Der Codeblock wird mindestens einmal ausgeführt, bevor die Bedingung überprüft wird.

Funktionen

Funktionen in JavaScript können mit vielen verschiedenen Syntaxen deklariert werden, z. B. als Objekteigenschaften, als Variablen oder in neueren JavaScript-Versionen als Teil einer Klasse.

Hier ist ein Beispiel für eine JavaScript-Funktion als Variable:

var my_function = function(){
    console.log("Hello World")
}

my_function()

Hier ist ein Beispiel für eine JavaScript-Funktion als Objekteigenschaft:

var function_object = {}
function_object.my_function = function(){
    console.log("Hello World")
}

function_object.my_function()

Und hier ist ein Beispiel für den Aufruf einer Funktion eines Objekts einer Klasse:

class FunctionClass {
    my_function(){
        console.log("Hello World")
    }
}

new FunctionClass().my_function();

(Alle diese Beispiele drucken “Hello World”.)

Syntax

Wie bereits erwähnt, teilt JavaScript einen Großteil seiner Syntax mit Java. JavaScript erfordert die Verwendung von geschweiften Klammern ({}), um Codeblöcke in Bedingungen, Schleifen, Funktionen usw.; Es sind nicht immer Semikolons am Ende von Anweisungen erforderlich, aber ihre Verwendung wird empfohlen, da ihre Verwendung bedeutet, dass die Verwendung von Leerzeichen für die bevorzugte Formatierung (z. B. Einrücken von Codeteilen) den Code nicht beeinflusst.

Fortgeschrittenes Wissen in JavaScript

JavaScript wurde erstmals 1993 veröffentlicht und ist ein Multi-Paradigma.

Es ist in erster Linie ereignisgesteuert und funktional, folgt aber auch objektorientierten und imperativen Paradigmen. Es ist dynamisch typisiert, bietet jedoch in neueren Versionen und Dialekten wie TypeScript eine gewisse statische Typisierung. Für weitere Informationen hat JavaScript einen großartigen Artikel Wikipedia.