Arne Boockmeyer, Philipp Fischbeck, Stefan Neubert

Fit fürs Studium - Informatik (eBook, ePUB)

• Format: ePub

Produktbeschreibung

So gelingt der Einstieg ins Informatikstudium! Schließen Sie Wissenslücken, die Ihnen im Studium das Leben schwer machen könnten. Dieser Vorkurs präsentiert Ihnen alles Wesentliche Schritt für Schritt, anschaulich und zum Mitmachen. Jedes Kapitel beginnt mit einer Knobelei, die Sie ohne Vorkenntnisse lösen können und die zu einem der Grundkonzepte der Informatik führt. Der Computer kann dabei meist ausgeschaltet bleiben - um einen Algorithmus zu entwerfen, in formale Sprachen einzusteigen oder die Grundlagen der Verschlüsselung zu verstehen, reichen Papier, Bleistift und dieses Buch. Die Autoren kennen typische Verständnishürden und gehen auch die schwierigen Themen mit Schwung und didaktischem Feingefühl an. Diagramme, Beispiele und Aufgaben mit Lösungen helfen, alles zu verstehen. Mit Grundkenntnissen zu Rechnerarchitekturen, Algorithmen und ihrer Komplexität, formalen Sprachen, objektorientierter Programmierung u. v. m. gehen Sie gut vorbereitet an die Hochschule.

Aus dem Inhalt:

• Algorithmen und ihre Komplexität
• Formale Sprachen
• Rechnerarchitektur
• Datenstrukturen und Codierung
• Wichtiges aus der Mathematik
• Reguläre Ausdrücke
• Verschlüsselung
• Softwareentwicklung im Team
• Künstliche Intelligenz
• Betriebssysteme und Compiler
• Praxiseinstieg in Programmierung mit Java
• Wie werde ich Informatiker?

Die Fachpresse zur Vorauflage: LINUX MAGAZIN: »Ein umfassender Rundumblick auf das breite und fesselnde Gebiet der Informatik. [Das Buch] macht mit den wichtigsten Themen bekannt und eignet sich besonders dazu, vor Beginn eines einschlägigen Studiums die Grundlagen noch einmal zu wiederholen und eventuell noch vorhandenen Lücken zu schließen.« Controller Magazin: »Das vorliegende Buch ermöglicht, verlässliche Informatikkenntnisse im Selbststudium zu erarbeiten« iX - Magazin für professionelle Informationstechnik: »In 21 Kapiteln erklären [die Autoren] anschaulich einige grundsätzliche Bereiches ihres Fachs.«

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Produktdetails

• Verlag: Rheinwerk Verlag GmbH
• Seitenzahl: 439
• Erscheinungstermin: 30. September 2021
• Deutsch
• ISBN-13: 9783836286039
• Artikelnr.: 62102783

Autorenporträt

Arne Boockmeyer ist Doktorand an der Professur für Betriebssysteme und Middleware am Hasso-Plattner-Institut in Potsdam. Er befasst sich mit der Didaktik des Faches Informatik, unterrichtet und betreut Studierende in allen Ebenen des Studiums und forscht im Bereich der Bahn-Digitalisierung und (Co-)Simulation. Er begeistert regelmäßig Schüler für die Informatik und freut sich immer, wenn er seine Faszination weitergeben kann.

Inhaltsangabe

Geleitwort ... 17

Intro ... 19

1. Algorithmen ... 28

1.1 ... Wo ist der Ausgang des Labyrinths? ... 29

1.2 ... Was ist ein Algorithmus? ... 30

1.3 ... Wie wird ein Algorithmus notiert? ... 32

1.4 ... Schleifen ... 35

1.5 ... Verzweigungen ... 37

1.6 ... Logische Aussagen ... 39

1.7 ... Funktionen ... 43

1.8 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 44

2. Zahlen und Kodierungen ... 50

2.1 ... Gib mir 31! ... 51

2.2 ... Zahlensysteme und Einheiten ... 52

2.3 ... Kodierungen ... 56

2.4 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 62

3. Datenstrukturen ... 68

3.1 ... Speicherung gleicher Daten ... 69

3.2 ... Geordnete Daten ... 69

3.3 ... Ungeordnete Daten ... 75

3.4 ... Datenzuordnungen ... 77

3.5 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 78

4. Einfache Sortieralgorithmen ... 84

4.1 ... Bücher sortieren ... 85

4.2 ... Selection Sort ... 86

4.3 ... Insertion Sort ... 91

4.4 ... Bubble Sort ... 93

4.5 ... Ordnungen ... 96

4.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 97

5. Komplexität ... 104

5.1 ... Schokolade aufteilen ... 105

5.2 ... Verschiedene Wege führen zum Ziel ... 106

5.3 ... Eingabegröße ... 107

5.4 ... Messen der Laufzeit ... 108

5.5 ... Berechnen der Laufzeit ... 108

5.6 ... Die Landau-Notation ... 111

5.7 ... Typische Laufzeiten ... 114

5.8 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 116

6. Effizientere Sortieralgorithmen ... 122

6.1 ... Sortieren im Team ... 123

6.2 ... Merge Sort ... 123

6.3 ... Quick Sort ... 128

6.4 ... Rekursion und Divide and Conquer ... 131

6.5 ... Noch schneller sortieren ... 133

6.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 136

7. Suchen ... 144

7.1 ... Finden und Sortieren ... 145

7.2 ... Lineare Suche ... 145

7.3 ... Binäre Suche ... 148

7.4 ... Suchbäume ... 151

7.5 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 158

8. Backtracking und Dynamische Programmierung ... 164

8.1 ... Das Kistenproblem ... 165

8.2 ... Die perfekte Kiste ... 165

8.3 ... Branch and Bound ... 167

8.4 ... Dynamische Programmierung ... 168

8.5 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 170

9. Graphen ... 176

9.1 ... Morgendliches Anziehen ... 177

9.2 ... Verknüpfte Daten ... 178

9.3 ... Varianten von Graphen ... 179

9.4 ... Suchen und Bewegen in Graphen ... 182

9.5 ... Eigenschaften von Graphen ... 187

9.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 190

10. Formale Sprachen ... 196

10.1 ... Sätze erzeugen ... 197

10.2 ... Grammatiken ... 198

10.3 ... Automaten ... 202

10.4 ... Sprachen und Mengenoperationen ... 206

10.5 ... Reguläre Ausdrücke ... 208

10.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 210

11. Modellierung ... 216

11.1 ... Das Vereinsfest ... 217

11.2 ... Modellierung und Modelle ... 217

11.3 ... Problemmodellierung ... 219

11.4 ... Prozessmodellierung ... 220

11.5 ... Strukturmodellierung ... 223

11.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 226

12. Datenbanken ... 232

12.1 ... Max' Lieblingsfilme ... 233

12.2 ... Strukturierte Datenspeicherung ... 235

12.3 ... Operationen auf Datenbanken ... 239

12.4 ... Empfohlene Strukturierung von Daten ... 247

12.5 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 251

13. Künstliche Intelligenz ... 260

13.1 ... Mensch gegen Maschine ... 261

13.2 ... Was ist Intelligenz? ... 262

13.3 ... Nachgeahmte Intelligenz ... 265

13.4 ... Maschinelles Lernen ... 272

13.5 ... Anwendungsfelder ... 278

13.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 282

14. Computer ... 288

14.1 ... Addieren auf Hardware-Ebene ... 289

14.2 ... Logische Schaltungen ... 290

14.3 ... Hardware-Komponenten und ihr Zusammenspiel ... 293

14.4 ... Betriebssysteme ... 296

14.5 ... Betriebssystemunabhängigkeit ... 301

14.6 ... Virtuelle Computer ... 302

14.7 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 303

15. Netzwerke ... 308

15.1 ... Die Post des Kanzleramts ... 309

15.2 ... Eine mögliche Lösung für die Poststelle ... 309

15.3 ... Netzwerke ... 311

15.4 ... Internetstruktur ... 314

15.5 ... Einheitliche Kommunikation ... 318

15.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 321

16. Verschlüsselung ... 326

16.1 ... Fdhvdu ... 327

16.2 ... Warum verschlüsseln? ... 328

16.3 ... Symmetrische Verschlüsselung ... 328

16.4 ... Asymmetrische Verschlüsselung ... 329

16.5 ... Hybridverfahren ... 332

16.6 ... Verschlüsselungen knacken ... 332

16.7 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 334

17. Softwareentwicklung ... 338

17.1 ... Algorithmus vs. Software ... 339

17.2 ... Die Werkzeuge eines Softwareentwicklers ... 341

17.3 ... Große Probleme lösen ... 343

17.4 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 345

18. Teamarbeit ... 348

18.1 ... Konflikte ... 349

18.2 ... Warum Teams? ... 350

18.3 ... Softwareentwicklung im Team ... 350

18.4 ... Kommunikation in Teams ... 351

18.5 ... Aufgabenverwaltung und Kommunikationswerkzeuge ... 352

18.6 ... Versionsverwaltung ... 353

18.7 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 358

19. Fehler ... 362

19.1 ... Auf Fehlersuche ... 363

19.2 ... Warum ist Software fehlerhaft? ... 364

19.3 ... Bugs ... 365

19.4 ... Verschiedene Fehlerarten ... 365

19.5 ... Techniken zur Fehlervermeidung ... 371

19.6 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 374

20. Hands-on: Programmieren mit Python ... 378

20.1 ... Die Programmiersprache Python ... 379

20.2 ... Hallo Leser ... 380

20.3 ... Variablen ... 381

20.4 ... Klassen, Objekte und Methoden ... 382

20.5 ... Datentypen ... 386

20.6 ... Kontrollstrukturen ... 393

20.7 ... Fehlersuche ... 396

20.8 ... Eine kleine Werkzeugkiste ... 398

21. Ethik in der Informatik ... 404

21.1 ... Recht und Ordnung ... 405

21.2 ... Informatik in der Wirtschaft ... 407

21.3 ... Der Wert persönlicher Daten ... 409

21.4 ... Gemeingüter und Open Source ... 412

21.5 ... Vertrauen in Informationen ... 415

21.6 ... Verantwortung für Technologie ... 416

21.7 ... IT-Gerechtigkeit ... 419

21.8 ... Der technisierte Mensch ... 420

21.9 ... Zusammenfassung und Einordnung ... 422

22. Extro ... 424

22.1 ... Wie wird man Informatiker*in? ... 425

22.2 ... Ressourcen ... 430

22.3 ... Wie geht es weiter? ... 430

Index ... 433

Rezensionen

»In 22 Kapiteln wird eine grundlegende Wissensbasis für ein Informatikstudium gelegt.« EKZ-Informationsdienst 202111