Informatik 1 Eine einführende Übersicht

XVIII, 393 S. 164 Abb., 16 Tab. u. zahlreichen Programmbeisp. Dieses einführende Lehrbuch in zwei Bänden hat sich als Standardwerk für das Informatikstudium bewährt. Das Werk hat synoptischen Charakter: Es bereitet den Leser gründlich auf Spezialvorlesungen vor und zeigt dabei die Zusammenhänge zwischen Teilgebieten der Informatik auf. Dem Leser sollen in erster Linie Fertigkeiten des Problemlösens vermittelt werden. Daher geht die Darstellung "vom Problem zur Maschine" - ein Prinzip, das als "top-down-teaching" weltweit aufgegriffen wurde. Die Programmbeispiele sind parallel in ALGOL und PASCAL formuliert. Dadurch wird einerseits der gemeinsame abstrakte Hintergrund betont, andererseits findet der Leser für praktische Anwendungen einen leichten Einstieg in gängige Programmiersprachen. Die Neuauflage des ersten Bandes wurde vollständig überarbeitet und aktualisiert. TOC:XVIII, 393 S. 164 Abb., 16 Tab. u. zahlreichen Programmbeisp.

1 Information und Nachricht.- 1.1 Nachricht und Information.- 1.1.1 Sprachliche Nachrichtent.- 1.1.2 Schrift.- 1.1.3 Homonymie.- 1.2 Sinnesorgane.- 1.2.1 Arbeitsweise der Sinnesorgane, Reizleitung.- 1.2.2 Reizverarbeitung im Gehirn.- 1.2.3 Tragweite informationistischer Vorstelhmgen.- 1.3 Nachrichtengerate und Nachrichtenübertragung.- 1.3.1 Arten von Nachrichtengeraten.- 1.3.2 Signale und Signalparameter.- 1.4 Digitale Nachrichten.- 1.4.1 Semiotik.- 1.4.2 Zeichen.- 1.4.2.1 Alphabete und Zeichenvorräte.- 1.4.2.2 Binäre Zeichenvorräte.- 1.4.2.3 Charakteristische Funktionen.- 1.4.3 Codes und Codierungen.- 1.4.3.1 Codes für Nachrichtenubertragung.- 1.4.3.2 Unterteilung in Codeworte.- 1.4.3.3 Codebäume.- 1.4.3.4 Rekonstruktion der Wortfugen.- 1.4.3.5 Codealphabete.- 1.4.3.6 Codes für Ziffern und Zahlen.- 1.4.3.7 Codes für Sichtanzeige und Druck.- 1.4.4 Codierung als Textersetzung.- 1.5 Nachrichtenverarbeitung und Informationsverarbeitung.- 1.5.1 Nachrichtenverarbeitung als Codierung.- 1.5.2 Die Interpretation einer Nachrichtenverarbeitung.- 1.6 Algorithmen.- 1.6.1 Charakteristiche Eigenschaften von Algorithmen.- 1.6.2 Beispiele von Algorithmen.- 1.6.3 Rekursion und Iteration.- 1.6.4 Besondere Beschreibungsformen von Algorithmen.- 1.6.4.1 Textersetzungsalgorithmen, speziell Markov-Algorithmen.- 1.6.4.2 Funktionale Algorithmen nach McCarthy.- 2 Begriffliche Grundlagen der Programmierung.- 2.1 Grundlegende Rechenstrukturen.- 2.1.1 Objekteund Sorten.- 2.1.2 Operationen.- 2.1.3 Rechenstrukturen.- 2.1.3.1 Die Rechenstruktur Z der ganzen Zahlen.- 2.1.3.2 Die Rechenstruktur N der naturlichen Zahlen.- 2.1.3.3 Rechenstrukturen der rationalen und der numerisch- reellen Zahlen.- 2.1.3.4 Rechenstrukturen für nicht-numerisches Rechnen: Zeichenfolgen.- 2.1.3.5 Rechenstrukturen für nicht-numerisches Rechnen: Beblatterte Binärbäume.- 2.1.3.6 Die Rechenstruktur IB2 der Wahrheitswerte.- 2.1.3.7 ýbergänge zwischen Sorten.- 2.1.3.8 Zusammengesetzte Objekte.- 2.2 Formeln.- 2.2.1 Parameterbezeichnungen.- 2.2.2 Formeln und Formulare.- 2.2.2.1 Aufbau von Formeln.- 2.2.2.2 Formulare.- 2.2.2.3 Striktheit der Operationen.- 2.2.2.4 Umformungen von Formeln.- 2.2.3 Bedingte Formeln.- 2.2.3.1 Alternative und sequentielle Fallunterscheidung.- 2.2.3.2 Bewachte Fallunterscheidung.- 2.2.3.3 Durchführung der Berechnung auf Formularen mit Fallunterscheidungen.- 2.2.3.4 Der nicht-strikte Charakter der Fallunterscheidung.- 2.3 Rechenvorschriften.- 2.3.1 Vereinbarung von Rechenvorschriften.- 2.3.1.1 Schreibweisen.- 2.3.1.2 Systeme von Rechenvorschriften.- 2.3.1.3 Zusicherungen.- 2.3.1.4 Gebundene Bezeichnungen.- 2.3.2 Rekursion.- 2.3.3 Die (rekursive) Formularmaschine.- 2.4 Zur Technik der rekursiven Programmierung.- 2.4.1 Wie kommt man zu rekursiven Rechenvorschriften?.- 2.4.1.1 Inharent rekursive Definitionen.- 2.4.1.2 Ableitung einer Rekursion aus der Aufgabenstellung..- 2.4.1.3 Einbettung.- 2.4.1.4 Verwandte Aufgaben.- 2.4.1.5 Das Arbeiten mit charakterisierenden Eigenschaften.- 2.4.1.6 Umkehrung.- 2.4.2 Wie beweist man Eigenschaften von Algorithmen?.- 2.4.3 Bemerkungen über Terminierung und die Bedeutung von Zusicherungen und Wachtern.- 2.5 Unterordnung von Rechenvorschriften.- 2.5.1 Untergeordnete Rechenvorschriften.- 2.5.2 Unterdrückte Parameter.- 2.5.2.1 Globale und nichtlokale Parameter.- 2.5.2.2 Verschattung.- 2.5.2.3 Konstant besetzte Parameter.- 2.5.3 Parameterfreie Rechenvorschriften.- 2.6 Rechenvorschriften als Parameter und als Ergebnisse.- 2.6.1 Rechenvorschriften als Parameter.- 2.6.2 Verzogerte Auswertung durch Verwendung parameterfreier Rechenvorschriften als Parameter.- 2.6.3 Rechenvorschriften als Ergebnisse, Teilberechnung.- 3 Maschinenorientierte algorithmische Sprachen.- 3.1 Allgemeine Abschnitte.- 3.1.1 Zwischenergebnis-Vereinbarungen.- 3.1.1.1 Eine vereinfachte Notation.- 3.1.1.2 Zwischenergebnis-Vereinbarungen in rekursiven Rechenvorschriften.- 3.1.1.3 Sequentialisierung des Berechnungsganges.- 3.1.1.4 Anmerkung betreffend PASCAL.- 3.1.2 Kollektive Zwischenergebnisvereinbarungen.- 3.2 Programmierung mit Variablen.- 3.2.1 Wiederverwendbare Zwischenergebnisbezeichnungen.- 3.2.2 Vereinbarungen und Zuweisungen.- 3.2.2.1 Seiteneffekt.- 3.2.2.2 Variable in rekursiven Rechenvorschriften.- 3.2.2.3 Anmerkung betreffend PASCAL.- 3.2.3 Konstant gehaltene Variable.- 3.2.4 Anweisungen.- 3.2.5 Beispiele.- 3.2.6 Kollektive Variablenvereinbarungen und kollektive Zuweisungen.- 3.3 Iterative Programmierung.- 3.3.1 Iterative Auffassung repetitiver Rechenvorschriften.- 3.3.2 Wiederholung.- 3.3.2.1 Iterative Programme.- 3.3.2.2 Gestaffelte repetitive Systeme und geschachtelte Wiederholung.- 3.3.2.3 Nassi-Shneiderman-Diagramme.- 3.3.3 Problemlosung in iterativer Form.- 3.3.4 Sequentialisierung.- 3.3.5 Bedingte Anweisungen.- 3.3.5.1 Alternative Anweisungen.- 3.3.5.2 Sequentielle bedingte Anweisungen.- 3.3.5.3 Bewachte Anweisungen.- 3.3.6 Die leere Anweisung.- 3.4 Sprünge.- 3.4.1 Schlichte Aufrufe und Sprünge.- 3.4.2 Wiederholungen mitt els Spriingen.- 3.4.3 Programmformulare und Programmablaufplane.- 3.5 Prozeduren.- 3.5.1 Variable als Parameter.- 3.5.2 Prozedurvereinbarungen.- 3.5.3 Aufrufe von Prozeduren.- 3.5.4 Transiente Parameter und Resultatparameter.- 3.5.5 Eingabeparameter.- 3.5.6 Unterdrückte Variablenparameter.- 3.5.7 Prozeduren als Strukturierungsmittel.- 3.5.8 Rekursive Definition der Wiederholung.- 3.5.8.1 Sprung als schlichter parameterfreier Prozeduraufruf.- 3.5.8.2 Rekursive Definition der bedingten Wiederholung.- 3.5.8.3 Rekursive Definition der gezahlten Wiederholung.- 3.6 Felder.- 3.6.1 Indizierte Variable.- 3.6.2 Mehrstufige Felder.- 3.6.3 Zurückführung mehrstufiger Felder auf einstufige.- 3.6.4 Statische Speicherverteilung.- 3.7 Aufbrechen von Formeln.- 3.7.1 Aufbrechen nach dem Kellerprinzip.- 3.7.2 Verwendung eines Zwischenergebniskellers.- 3.7.3 ýberführung in Drei-Adreß-Form.- 3.7.4 ýberführung in Ein-Adreß-Form.- 3.7.5 Grenzen des Kellerprinzips.- 3.7.6 Aufbrechen von Fallunterscheidungen.- 3.7.7 Elimination Boolescher Operationen.- 3.7.8 Zusammenfassung: Befehlsvorrat einer von Neumann- Maschine.- 4 Binäre Schaltnetze und Schaltwerke.- 4.1 Boolesche Algebra.- 4.1.1 Abstrakte Definition einer Booleschen Algebra.- 4.1.2 Das Boolesche Normalform-Theorem..- 4.1.3 Ordnungsrelation einer Booleschen Algebra, Implikation.- 4.1.3.1 Die Starker-Relation.- 4.1.3.2 Starker-Relation auf Booleschen Funktionen.- 4.1.3.3 Ordnungsrelation zwischen Booleschen Ausdrücken.- 4.1.3.4 Anwendungen auf Aussagen und Pradikate.- 4.1.4 Entscheidungstabellen.- 4.1.4.1 Kollaterale Entscheidungstabellen.- 4.1.4.2 Sequentielle Entscheidungstabellen.- 4.1.5 Schaltfunktionen.- 4.1.5.1 Sinnbilder fur Schaltfunktionen.- 4.1.5.2 Zusammensetzung von Sinnbildern.- 4.1.5.3 Beispiel: Halbaddierer, Volladdierer.- 4.1.5.4 Beispiel: Codeumsetzer.- 4.1.6 Technische Verwirklichung von Schaltnetzen.- 4.2 Binärcodierung.- 4.2.1 Binärer Vergleich.- 4.2.2 Binäre Arithmetik.- 4.2.2.1 Binärzähler.- 4.2.2.2 Addition und Subtraktion.- 4.2.2.3 Multiplikation.- 4.2.2.4 Operationen mit binär dargestellten Zeichenfolgen und beblätterten Bäumen.- 4.2.3 Arithmetik mit beschränkter Stellenzahl.- 4.3 Schaltwerke.- 4.3.1 Speichervariable für Binärworte.- 4.3.1.1 Beispiel: Addition.- 4.3.1.2 Binäre Register und Merkglieder.- 4.3.1.3 Zusammenschaltung von Merkgliedern und Verknüpfungsgliedern.- 4.3.2 Aufbau von Schaltwerken.- 4.3.2.1 Serienaddierer und Paralleladdierer.- 4.3.2.2 Verschiebe-Schaltwerke.- 4.3.3 Flipflops.- 4.3.4 Flipflopschaltwerke.- 4.3.4.1 Flipflopschaltwerke für die Arithmetik.- 4.3.4.2 Flipflopschaltwerke für nicht-arithmetische Operationen.- 4.3.5 Technische Verwirklichung von Schaltwerken.- 4.4 Leistungen und Grenzen der Technologie.