In der Data Science sind Algorithmen und Datenstrukturen für die Funktion und Speicherung der Datenerhebung verantwortlich. Programmierkenntnisse und angewandtes mathematisches Wissen sind beim Erlernen solcher Strukturen zwar hilfreich, doch gibt es auch jede Menge Bücher für absolute Neueinsteiger. Viele davon konzentrieren sich auf eine ganz bestimmte Struktur, die das Lernen erleichtern soll, wobei die theoretischen Grundlagen anhand von praktischen Beispielen und Programmcode veranschaulicht werden. Sobald Sie diese Grundlagen einmal verinnerlicht haben, können Sie sich an Algorithmen heranwagen.

In diesem Artikel stellen wir Ihnen einige Bücher über Algorithmen und Strukturen vor, die für Anfänger, Fortgeschrittene oder Profis geeignet sind.

1. „Algorithmen – Eine Einführung“ von Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest und Clifford Stein

Verfasser: Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest und Clifford Stein
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„Algorithmen – Eine Einführung“ bietet einen umfassenden, allgemeinen Überblick über Algorithmen. Als enzyklopädisches Nachschlagewerk für moderne Algorithmen deckt das Buch auf über 1.000 Seiten nahezu alle theoretischen und praktischen Aspekte ab.

Mit einem starken Fokus auf die Praxis werden Probleme anhand von Diagrammen und Beweisen dargestellt, Algorithmen umgesetzt und die theoretischen Grundlagen der Ergebnisse analysiert. Voraussetzung sind gewisse Grundkenntnisse in Mathematik und Datenstrukturen, doch wissbegierige Leser werden mit diesem Werk viel Freude haben.

2. „Algorithms Unlocked“ von Thomas H. Cormen

Verfasser: Thomas H. Cormen
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Thomas H. Cormens „Algorithms Unlocked“ unternimmt den Versuch, Technologie zu entzaubern und ihre inneren Mechanismen aufzudecken. Viele Dinge, die wir für selbstverständlich halten, etwa die automatische Routenplanung per Navi oder die Verschlüsselung von Internetverbindungen, funktionieren mit Algorithmen.

Das Buch erklärt, wie Computer anhand von Algorithmen Probleme lösen und wie dadurch viele der Technologien entstehen, die uns tagtäglich umgeben. Neben Feinheiten, was Computeralgorithmen eigentlich sind, enthält es eine praktische Anleitung für die Nutzung von Algorithmen, um einfache Aufgaben wie Such- und Sortiervorgänge oder grafische Darstellungen zu erledigen. „Algorithms Unlocked“ ist somit für alle geeignet, die wissen möchten, wie Algorithmen in der modernen Welt funktionieren.

3. „The Algorithm Design Manual“ von Steven S. Skiena

Verfasser: Steven S. Skiena
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In „The Algorithm Design Manual“ erfahren Sie, wie Sie Algorithmen von Grund auf selbst schreiben können. Das Buch beschäftigt sich nicht nur mit der Theorie des Algorithmendesigns, sondern bietet mit Beispielen und Übungen aus der realen Welt praktische Hilfestellung. Skiena führt in das Konzept des „Pseudocodes“ ein, das den Einstieg in verschiedene Programmiersprachen für Algorithmen erleichtern soll. Dabei behandelt der Autor eine Vielzahl von Themen, die mit modernen Algorithmen zusammenhängen, etwa Graphentheorie, algorithmische Geometrie und Multithreading-Algorithmen.

Das Buch unterteilt sich in zwei große Abschnitte: Techniken und Ressourcen. Im ersten Teil werden dem Leser Techniken zur Gestaltung und Analyse von Algorithmen nähergebracht. Der zweite Teil beleuchtet 75 der häufigsten algorithmischen Probleme sowie Umsetzungsmöglichkeiten in C, C++ und Java – ein Ressourcenschatz, aus dem der Leser bei Bedarf jederzeit schöpfen kann.

4. „Data Structures and Algorithms Made Easy: Data Structures and Algorithmic Puzzles“ von Narasimha Karumanchi

Verfasser: Narasimha Karumanchi
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Dieses Buch dient vor allem als Leitfaden für alle, die sich für Prüfungssituationen – etwa Bewerbungsgespräche, Klausuren oder Zertifizierungen – vorbereiten möchten. Es behandelt häufige algorithmische Problemstellungen und deren Lösungen. Neben Grundlagenwissen über Datenstrukturen und die Funktionsweise von Algorithmen wird dem Leser vermittelt, wie er selbst Algorithmen schreiben kann.

Das umfangreiche Übungsmaterial setzt Kenntnisse der Mathematik und der Programmiersprachen C und C++ voraus. Mit über 400 Seiten und 20 Kapiteln ist „Data Structures and Algorithms Made Easy“ im Grunde ein Arbeitsbuch zur Lösung algorithmischer Probleme.

5. „Algorithmen kapieren: Visuell lernen und verstehen mit Illustrationen, Alltagsbeispielen und Python-Code“ von Aditya Bhargava

Verfasser: Aditya Bhargava
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Dies ist ein leicht verständliches Buch für Programmierer, die mehr über Algorithmen und über die Bewältigung häufig auftretender Schwierigkeiten erfahren möchten. Der Leser lernt zunächst einige gängige, praktische Algorithmen etwa zum Suchen und Sortieren kennen und arbeitet sich dann zu komplexeren Problemen wie Datenkompression und künstlicher Intelligenz vor.

Die begleitenden Illustrationen sind ideal für visuelle Lerner, die Anleitungen erläutern jeden Prozess Schritt für Schritt. Zu jedem präsentierten Algorithmus gehört Beispielcode in Python. Für absolute Anfänger ist dieses Buch nicht geeignet, doch all jenen, die bereits Programmierkenntnisse haben, kann es als Leitfaden oder zur Auffrischung dienen.

6. „Algorithmen: Algorithmen und Datenstrukturen“ von Robert Sedgewick und Kevin Wayne

Verfasser: Robert Sedgewick und Kevin Wayne
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„Algorithmen“ – so simpel heißt dieses ganz und gar nicht simple Buch, das weit mehr umfasst, als der etwas lapidar anmutende Titel zunächst erahnen lässt. Dieses umfangreiche Lehrbuch geht äußerst detailliert auf Algorithmen und Datenstrukturen ein, was es zum unverzichtbaren Nachschlagewerk für akademische Zwecke macht. Es gibt sogar ein begleitendes Onlineportal mit vollständigen Quellcodebeispielen.

Das Buch befasst sich mit verschiedenen Datentypen sowie deren Sortierung und Analyse. Außerdem beleuchtet es wichtige Algorithmen, die nützlich für Such-, Sortier- und Verarbeitungsaufgaben sind. Zum Durcharbeiten stehen auf der begleitenden Website Übungen, Probedaten, Visualisierungen und vollständige Java-Codes zur Verfügung. Für den didaktischen Einsatz in Hochschulseminaren konzipiert, eignet sich das Werk als Lehrbuch für alle, die neu ins Fach einsteigen.

7. „Advanced Data Structures“ von Peter Brass

Verfasser: Peter Brass
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„Advanced Data Structures“ stellt heraus, welche Bedeutung Datenstrukturen für Algorithmen und die Suchoptimierung haben. Als Lehrbuch für Master-Studenten, fortgeschrittene Leser und Data-Science-Anwender richtet es sich nicht an Neueinsteiger, sondern thematisiert vielmehr die komplexeren Zusammenhänge der Datenspeicherung im Rahmen der Datenanalyse.

Detailliert werden die unterschiedlichen Datenstrukturen und deren Varianten abgehandelt; außerdem kommen Datenspeicher, Warteschlangen, Hashtabellen, Suchbäume und vieles mehr zur Sprache. Sogar diffizilere Strukturen wie Intervallbäume sind Gegenstand der Betrachtung. Die Kapitel enthalten Beispielcode in C sowie begleitende Referenzbeispiele. Hierbei handelt es sich um Lehrbuch für die Feinheiten der Datenspeicherung – dementsprechend hoch ist die Informationsdichte und -breite.

8. „Automate This: How Algorithms Came To Rule Our World“ von Christopher Steiner

Verfasser: Christopher Steiner
Website: Chris Steiner | Amazon

Im Gegensatz zu den meisten Büchern über Algorithmen ist „Automate This“ kein Nachschlagewerk oder einführendes Handbuch, sondern gleicht mehr einer historischen Abhandlung über die stetig wichtigere Rolle, die Algorithmen in unserem Alltag spielen – bis hin zur Automatisierung anspruchsvoller Aufgaben, die bislang manuell erledigt werden mussten.

Algorithmen assistieren heute Autofahrern, verbessern Unterhaltungsmedien und sagen menschliches Verhalten vorher. Dieses Buch bettet Algorithmen in zugänglicher Form in den kulturellen Kontext ein und hat somit eher zusammenfassenden und kommentierenden Charakter.

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