Informatik eine Einführung in Theorie und Praxis
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
Spektrum Akad. Verl.
2004
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Spektrum-Lehrbuch
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| adam_text | Inhalt
1 Einführung..............................................................1
1.1 Was ist Informatik?.................................................2
1.2 Historisches........................................................7
1.3 Systematik dieses Buchs............................................12
2 Grundlegende Modelle und Methoden................................21
2.1 Maschinen und Maschinenmodelle.....................................22
2.1.1 Von-Neumann-Rechnerarchitektur...............................22
2.1.2 Virtuelle Maschinen und Betriebssysteme......................28
2.1.3 Turing-Maschinen.............................................33
2.1.4 Einfachere Automaten.........................................39
2.2 Aussagenlogik und logische Schaltungen.............................46
2.2.1 Aussagen und aussagenlogische Funktionen.....................46
2.2.2 Gesetze und Normalformen.....................................50
2.3 Elementardaten in binären Systemen............................... 54
2.3.1 Ganze Zahlen ohne Vorzeichen.................................54
2.3.2 Zahlen mit Vorzeichen und/oder Nachkommastellen..............58
2.3.3 Zeichen......................................................63
2.3.4 Multimediadaten..............................................65
2.4 Formale Sprachen................................................. 69
2.4.1 Erzeugung und Erkennung von Sprachen.........................70
2.4.2 Chomsky-Sprachhierarchie.....................................74
2.4.3 Syntaxdefinition und -analyse in der Praxis..................80
2.5 Zusammenfassung und weiterführende Literatur.......................89
2.6 Übungsaufgaben.....................................................91
3 Datenorganisation.................................................. 95
3.1 Variablen in Programmen............................................96
3.1.1 Grundlegende Techniken.......................................96
3.1.2 Skalare Variablen und Zeiger.................................99
3.1.3 Zusammengesetzte Variablen..................................105
3.2 Graphen......................................................... 109
3.2.1 Grundbegriffe...............................................109
3.2.2 Listen und Bäume............................................112
3.3 Dateien und Dateisysteme..........................................117
3.3.1 Dateien.....................................................118
3.3.2 Dateisysteme................................................121
3.4 Dokumente.........................................................125
3.4.1 Strukturen und Formate......................................126
VIII Inhalt
3.4.2 Anwendungsspezifische Markierungssprachen: HTML und SMIL......132
3.4.3 Meta-Markierungssprachen: SGML und XML........................137
3.5 Datenbanken.........................................................143
3.5.1 System- und Datenstrukturen...................................145
3.5.2 Relationale Datenbanken und SQL...............................150
3.6 Zusammenfassung und weiterführende Literatur........................156
3.7 Übungsaufgaben......................................................159
4 Algorithmen..............................................................163
4.1 Eigenschaften und Techniken.........................................164
4.1.1 Der Algorithmusbegriff........................................164
4.1.2 Be sc hreibungs formen........................................167
4.1.3 Kontrollstrukturen............................................173
4.1.4 Modularisierung...............................................176
4.2 Standardalgorithmen.................................................182
4.2.1 Suchen........................................................183
4.2.2 Sortieren.....................................................186
4.2.3 Durchlaufen von Graphen.......................................194
4.3 Komplexität und Entscheidbarkeit....................................198
4.3.1 Komplexität von Algorithmen...................................198
4.3.2 Komplexität von Problemen.....................................203
4.3.3 Lösbarkeit von Problemen......................................208
4.4 Nebenläufigkeit................................................. 210
4.4.1 Grundbegriffe nebenläufiger Ausführungen......................212
4.4.2 Petri-Netze...................................................215
4.4.3 Grundlegende Ablaufstrukturen.................................218
4.5 Zusammenfassung und weiterführende Literatur........................221
4.6 Übungsaufgaben......................................................223
5 Programmierung......................................................... 227
5.1 Programmiersprachen.................................................228
5.1.1 Sprachklassen.................................................228
5.1.2 Imperative Sprachen...........................................230
5.1.3 Nichtimperative Sprachen......................................235
5.2 Grundelemente prozeduraler Sprachen.................................238
5.2.1 Grundlegende Kontrollstrukturen...............................238
5.2.2 Unterprogramme................................................242
53 Übersetzung und Interpretation......................................250
5.3.1 Grundlegende Techniken........................................251
5.3.2 Kernphasen eines Übersetzungsvorgangs.........................258
Inhalt
IX
5.4 Nebenläufigkeit......................................................267
5.4.1 Arten der Nebenläufigkeit.....................................268
5.4.2 Synchronisationsmechanismen...................................271
5.4.3 Kommunikation.................................................277
5.5 Zusammenfassung und weiterführende Literatur«........................280
5.6 Übungsaufgaben.......................................................284
6 Objektorientierte Softwareentwicklung....................................287
6.1 Objektorientierte Programmierung.....................................288
6.1.1 Objekte und Klassen...........................................290
6.1.2 Vererbung in Klassenhierarchien...............................295
6.1.3 Polymorphie...................................................300
6.2 Dynamische Datenstrukturen...........................................304
6.2.1 Arten dynamischer Strukturen..................................304
6.2.2 Realisierung in Java..........................................307
6.3 Steuerung des Programmablaufs.................................. 309
6.3.1 Ereignisse....................................................310
6.3.2 Nebenläufigkeit...............................................315
6.4 Softwaretechnik......................................................318
6.4.1 Grundlegende Prinzipien.......................................320
6.4.2 Organisation der Softwareentwicklung..........................327
6.4.3 Beispiele für Vorgehensmodelle................................331
6.4.4 Grundkonzepte von UML.........................................336
6.5 Zusammenfassung und weiterführende Literatur.........................343
6.6 Übungsaufgaben.......................................................346
7 Rechnernetze und verteilte Systeme.......................................351
7.1 Kommunikation in Rechnernetzen.......................................352
7.1.1 Nachrichten und Protokolle....................................353
7.1.2 Protokollhierarchien..........................................356
7.1.3 Netzbeispiele.................................................360
7.2 Internet....................................................... 365
7.2.1 Struktur und Kernprotokolle...................................365
7.2.2 Dienste.......................................................371
7.3 Grundkonzepte verteilter Systeme 377
7.3.1 Systemarchitekturen...........................................378
7.3.2 Standarddienste...............................................383
7.4 Kooperationsmechanismen in verteilten Systemen,,»,.«......»...............».«.,. 387
7.4.1 Prozedurale Ansätze...........................................389
7.4.2 Objektbasierte Ansätze........................................392
7.4.3 WWW-basierte Ansätze..........................................398
X Inhalt
7.5 Zusammenfassung und weiterführende Literatur..................401
7.6 Übungsaufgaben................................................404
Literatur........................................................... 407
Index*.......................................................*......413
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