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2012 | Book

Was ist Informatik? Read chapter Read first chapter

Praktische Informatik - Eine Einführung

Lehr- und Arbeitsbuch mit Tafelbildern

Author: Gregor Büchel

Publisher: Vieweg+Teubner Verlag

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Im Zentrum der Praktischen Informatik steht die Programmierung eines Rechners. Programmierung bedeutet im Wesentlichen die Übertragung von Funktionen des menschlichen Denkens auf einen Digitalrechner. Damit dieses gelingt, benötigt man Vorstellungen, wie ein Rechner aufgebaut ist, wie Daten unterschiedlicher Typen strukturiert und verwaltet werden können, wie man ein Problem geeignet in einfachere Teilprobleme zerlegt und wie eine Programmiersprache aufgebaut ist. Das Buch ist an Studienanfänger und an Informatik interessierte Leser gerichtet. Programmierkenntnisse werden nicht vorausgesetzt, alles wird von Anfang an erklärt. Viele Programmbeispiele in der Programmiersprache Java ergänzen die Erläuterungen. Das Buch besteht aus Tafelbildern und ist als Lern- und Arbeitsbuch für eine Einführungsvorlesung der Informatik geeignet. Erläuternde Audio-Dateien sind auf www.vieweteubner.de als Download erhältlich.

Table of Contents

Frontmatter
1. Was ist Informatik?
Zusammenfassung
In jeder Wissenschaft werden Begriffe in ihrer Bedeutung durch Definitionen (=: Def.)2 festgelegt.
Gregor Büchel
2. Der Aufbau eines programmierbaren Digitalrechners
Zusammenfassung
Def. 1: Ein Digitalrechner ist ein Rechner, der seine Informationen intern durch Ziffern (engl.: digits) darstellt, wobei die Zifferndarstellung von definierten Spannungszuständen abhängt. Das Ziffernalphabet der vorherrschenden Digitalrechner besteht aus den Ziffern 0 und 1.
Gregor Büchel
3. Vom Problem zum Programm
Zusammenfassung
Ein wesentliches Kennzeichen eines programmierbaren Digitalrechners ist, dass er ein Universalrechner ist. Das heißt, viele Funktionen des menschlichen Denkens sollen durch einen Rechner ausgeführt werden können, zum Beispiel Rechnen mit ganzen und rationalen Zahlen, Kopieren von Texten, Abfrage von Internetquellen, Sortieren von Daten. Dieses alles muss programmiert werden, bevor es vom Rechner ausgeführt werden kann.
Gregor Büchel
4. Einführung in die Java-Programmierung
Zusammenfassung
Die Schritte der Entwicklung eines Java-Programms werden mit folgendem Datenflussplan (DFP) erläutert (siehe Abbildung 4-1). Nachfolgend werden die Bestandteile des DFP und damit die Entwicklungsschritte erklärt.
Gregor Büchel
5. Steueranweisungen und Struktogramme
Zusammenfassung
Bisher können wir noch keine Eingaben von der Tastatur verarbeiten. Bei vielen Algorithmen ist es von Interesse, dass ein Anwender Eingaben machen kann, die durch den Algorithmus verarbeitet werden können.
Gregor Büchel
6. Gleitpunktzahlen, mathematische Funktionen, weitere ganzzahlige Datentypen
Zusammenfassung
Nachdem wir ausführlich die ganzen Zahlen studiert haben, wenden wir uns der nächst größeren Zahlenmenge, der Menge der rationalen Zahlen ℚ zu. Damit erreichen wir auch die größte eindimensionale Zahlenmenge, die auf einem Digitalrechner verarbeitbar ist.
Gregor Büchel
7. Felder (Arrays)
Zusammenfassung
Def. 1: Ein Feld ist ein Datentyp für einen zusammenhängenden Speicherbereich, der aus N Speicherzellen besteht, die alle den gleichen Datentyp haben. Diese Speicherzellen nennt man die Komponenten des Feldes.
Gregor Büchel
8. Statische Methoden
Zusammenfassung
Methoden helfen, ein Programm zu gliedern. Methoden sind „Unterprogramme“. Methoden sind Module, das heißt, sie sind kleine Programmstücke für häufig wiederkehrende Aufgaben, die auch in andere Klassen eingebaut werden können.
Gregor Büchel
9. Zeichen und Zeichenketten
Zusammenfassung
Bisher haben wir numerische Daten wie ganze und rationale Zahlen oder logische Daten wie die Wahrheitswerte true und false betrachtet.
Gregor Büchel
10. Das Klassenkonzept einer objektorientierten Programmiersprache
Zusammenfassung
In herkömmlichen imperativen Programmiersprachen (zum Beispiel C, PASCAL, FORTRAN, COBOL …) gibt es eine Trennung zwischen Daten, die durch Datentypen verwaltet werden und Methoden bzw. Funktionen / Unterprogramme. Ein wesentliches Ziel einer objektorientierten Programmiersprache (OOP) besteht darin, diese Trennung aufzuheben. Diese Trennung wird aufgehoben dadurch, dass eine OOP das Konzept einer Klasse anbietet.
Gregor Büchel
11. Zeichenorientierte Dateiverarbeitung
Zusammenfassung
Bisher haben wir sämtliche Daten, die von einem Programm eingelesen wurden, von der Tastatur eingelesen und sämtliche Daten, die von einem Programm erzeugt wurden, auf die Konsole ausgegeben. Nun wollen wir die Datenverarbeitung auf sämtliche Dateien, die das Dateisystem des Betriebssystems eines Rechners anbietet, ausdehnen.
Gregor Büchel
12. Listen
Zusammenfassung
Für eine Sammlung von Komponenten, die alle den gleichen Datentyp haben und gemeinsam im RAM verwaltet werden sollen, haben wir bisher als höheren Datentyp Felder (Arrays) verwendet. Bei Feldern ist das Problem, dass man zum Zeitpunkt des Anlegens eines Feldes bereits die Feldlänge (= Anzahl der Komponenten) wissen muss.
Gregor Büchel
13. Formale Spezifikation syntaktischer Strukturen
Zusammenfassung
Wir wollen uns hier der Frage zuwenden: Welche Konzepte liegen der Definition einer Programmiersprache, insbesondere ihrer syntaktischen Regeln zu Grunde? Die Antwort auf diese Frage hat praktische Bedeutung, sie dient dazu, ein System von Anleitungen zu formulieren, mit denen man einen Compiler entwickeln kann.
Gregor Büchel
14. Byteorientierte Dateiverarbeitung/Serialisierung von Klassen
Zusammenfassung
In der zeichenorientierten Dateiverarbeitung können Datensätze nur in Form von Zeichenketten abgelegt werden. Wenn man Instanzen von Klassen in Dateien speichern will, hat man, wie wir es erlebt haben, einen Arbeitsaufwand von mehreren Arbeitsschritten beim Ausgeben von Instanzen einer Klasse in eine Datei bzw.
Gregor Büchel
15. Mengen
Zusammenfassung
Mengen sind dynamische Objekte. Ihnen können Elemente hinzugefügt oder aus ihnen können Elemente entfernt werden. Mathematische Mengen haben von sich aus keine Anordnung.
Gregor Büchel
16. Graphen, Rekursion, Binärbäume
Zusammenfassung
Dynamische Datenstrukturen im RAM wie Listen, die wir bereits schon kennen, und Bäume, die wir noch kennenlernen werden, können durch Graphen modelliert werden. Graphen sind mathematische Objekte, die aus Punkten und Verbindungslinien von Punkten, den sogenannten Kanten bestehen und können somit geometrisch veranschaulicht werden.
Gregor Büchel
Backmatter
Metadata
Title
Praktische Informatik - Eine Einführung
Author
Gregor Büchel
Copyright Year
2012
Publisher
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-8348-2283-3
Print ISBN
978-3-8348-1874-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2283-3

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