Inhaltsverzeichnis. Was ist Informatik? 5. Programmierung 13. Einleitung. 1 Informatik Was ist Informatik? Teilgebiete der Informatik 8
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- Eduard Heidrich
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1 Einleitung Was ist Informatik? 5 1 Informatik Was ist Informatik? Teilgebiete der Informatik 8 Programmierung 13 2 Vom Problem über den Algorithmus zum Programm Vorgehensweise bei der Lösung von Programmierproblemen Algorithmen Beispiel: Jüngster Studierender 18 3 Algorithmenentwurf Beispiel: Minimum einer Menge von Zahlen Darstellung als Pseudocode Ablaufbeispiel Grundkonzepte von Algorithmen Variable Wertzuweisung Block Bedingte Anweisung Schleife Ausgabeanweisung Darstellung von Algorithmen durch Ablaufdiagramme 33 4 Grundkonzepte der Programmierung Programmierung und Programmiersprache Java Gmndstruktur von Java-Programmen Applikationen Syntaxdiagramrne Kompilieren und Ausführen eines Java-Programms Beispiel: Minimum einer Menge von Zahlen Variablen 47
2 VIII Inhaltsverzeichnis Variablendeklaration Wertzuweisung Datentypen Ganze Zahlen Gleitkommazahlen Zeichen Wahrheitswerte Arrays Zeichenfolgen Operatoren und Ausdrücke Arithmetische Ausdrücke Boolesche Ausdrücke Typkonvertierung Anweisungen und Ablaufstmkturen Blöcke Bedingte Anweisung while-schleife Ausgabe Eingabe Konventionen Beispiel: Mittelwert einer Folge von Zahlen Problem und Algorithmus Realisierung als Java-Programm 74 5 Funktionen Beispiel: Sortieren einer Menge von Zahlen durch Minimumsuche Sortieren durch Minimumsuche mit Hilfsfolge Sortieren durch Mimmumsuche ohne Hilfsfolge Java-Programm Funktionen Deklaration von Funktionen Aufruf von Funktionen Gültigkeitsbereich von Deklarationen 89 6 Rekursion Beispiel: Sortieren einer Menge von Zahlen durch Mischen Algorithmus Java-Programm Prinzip der Rekursion Klassen und Objekte Beispiel: Suchen in einem Datenbestand Klassen Beispiel: Studierende Deklaration von Klassen 116
3 IX Deklaration von Attributen Deklaration von Methoden Deklaration von Konstruktoren Objekte Beispiel: Suchen in einem Array Deklaration von Objektvariablen und Instantiierung von Objekten Methodenaufruf Beispiel: Suchen in verzeigerten linearen Listen Objektorientierte Programmierung Objektorientierte Modellierung Beispiel: Steuerung von einem Videorekorder Beispiel: Verwaltung von Studierenden Vererbung Beispiel: Verwaltung von Studierenden UML-Notation Deklaration von Unterklassen Instantiierung von Unterklassen und Typkonvertierung Sichtbarkeit von Information Polymorphismus Klassenbibliotheken Einbinden von Klassenbibliotheken Applets Systemzeit Streams Paketsichtbarkeit Graflkprogrammierung mit Swing Grundlagen von grafischen Benutzungsoberflächen Einfache Benutzungsoberfläche Interaktionselemente Ereignisverarbeitung Beispiel für einfache Grafikbefehle Beispiel 1: Rechteck Beispiel 2: Linien Andere Programmierstile Übersicht Imperative Programmierung Funktionale Programmierung Logische Programmierung 209
4 X Inhaltsverzeichnis Algorithmen und Datenstrukturen Asymptotische Aufwandsanalyse Zeitaufwand Speicheraufwand Sortieren Sortieren durch Minimumsuche Sortieren durch Mischen (1) Exkurs: Vollständige Induktion Sortieren durch Mischen (2) Einige Bemerkungen zum Sortierproblem Mengen Operationen auf Mengen Mengenverwaltung mit unsortiertem Array Suchen Einfügen Entfernen Mengenverwaltung mit sortiertem Array Suchen Einfügen Entfernen Mengenverwaltung mit ausgeglichenem binären Suchbaum Mengenverwaltung mit Hashing 251 Vom Programm zum Rechner Hardware und Programmierung Rechnerarchitektur und Maschinensprache Rechnerarchitektur Hauptspeicher Prozessor, Befehlssatz und Maschinensprache Schaltungen Zweiwertige Informationsdarstellung Boolesche Funktionen Schaltungen Bit-Addierer Speicherbausteine - Beispiel: RS-Flipflop 279
5 XI 18 Formale Sprachen und Compiler Compiler Formale Sprachen und Grammatiken Sprachtypen nach Chomsky Übersetzung Automaten Endlicher Automat Semantik Semantikschemata Typen der Semantikbeschreibung Einsatzgebiete 305 Anhang 307 A Schlüsselwörter im Sprachumfang von Java 309 B Grundlagen der Java-Programmierumgebung 313 B.l Installation der Java-Programmieramgebung 313 B.l.l Installation unter Windows 313 B.l.2 Installation unter Linux 316 B.2 Aufrufsyntax der Java-Entwicklungsprogramme 319 B.2.1 Aufrufsyntax des Java-Compilers javac 319 B.2.2 Aufrufsyntax des Java-Interpreters java 321 B.2.3 Aufrufsyntax des Java-Archivprogramms jar 321 B.3 Integrierte Java-Programmierumgebungen 322 C Literaturverzeichnis 325 Stichwortverzeichnis 327
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