Modellbildung in der Informatik

Leitlinie dieser Einführung in die Informatik ist die Frage, welche Vorgehensweisen einem Problem informatische Kontur verleihen und welche Techniken zur Verfügung stehen, um Informatiksysteme analysieren oder entwerfen zu können.

Modellierung ist ein durchgängiges Thema für unterschiedlichste Facetten der Informatik. In dem vorliegenden Text geben die Autoren einen ersten Überblick zu typischen Modellen, die die Informatik einsetzt. Dabei wird das Thema grundlegend angegangen, so dass der Leser die Prinzipien der Modellbildung nachvollziehen kann und ein fundiertes Verständnis des Entwurfs und der Verifikation von Informatiksystemen gewinnt.

Die vorliegende Einführung in die Theorie und Praxis der Modellierung setzt keine besonderen Vorkenntnisse voraus. Ferner werden durch Übungsaufgaben (mit Lösungsvorschlägen) praktische Fertigkeiten vermittelt. Das Buch wendet sich insbesondere an Fachlehrer der Informatik und an Praktiker der Systementwicklung.

Einleitung: Das Entity-Relationship-Modell.- 0.1 ER-Diagramme.- 0.2 Datenlexika.- 0.3 Übungen.- 0.4 Wie es weitergeht.- 1 Algebraische Modellierung.- 1.1 Signaturen und Axiome.- 1.2 Grundlegende Spezifikationen.- 1.3 Übungen.- 1.4 Wie es weitergeht.- 2 Diagrammatische Modellierung.- 2.1.- 2.2 Struktursicht (Systemstrukturdiagramme).- 2.3 Verhaltenssicht (Zustandsübergangsdiagramme).- 2.4 Zeitverlauf.- 2.5 Interaktionssicht (Sequenzdiagramme).- 2.6 Algorithmen.- 2.7 Partielle Korrektheit, Terminierung und Komplexität.- 2.8 Datensicht (der applikativen Programmierung).- 2.9 Übungen.- 2.10 Wie es weitergeht.- 3 Modellierung und Verifikation.- 3.1 Formeln und Regeln.- 3.2 Variablen, Substitution und Gleichheit.- 3.3 Ein formaler Rahmen des Beweisens.- 3.4 Ein einfacher Deduktionskalkül.- 3.5 Induktive Definitionen und Beweise.- 3.6 Übungen.- 3.7 Wie es weitergeht.- 4 Struktur formaler Sprachen.- 4.1 Interpretation und Übersetzung von Programmen.- 4.2 Endliche Automaten.- 4.3 Reguläre Ausdrücke.- 4.4 Chomsky-Grammatiken.- 4.5 Backus-Naur-Form.- 4.6 Syntaxanalyse.- 4.7 Übungen.- 4.8 Wie es weitergeht.- Abschluss: Requirements Engineering.- 5.1 Die Frühphase einer Systementwicklung.- 5.2 Das Aufgabenspektrum.- 5.3 Klassifizierung der Anforderungen.- 5.4 Anforderungsmodellierung und Systemdesign.- 5.5 Wie es weitergeht.- Einige mathematische Begriffe.- Gesetze der Booleschen Algebra.- Gesetze der Quantoren.- Lösungen zu ER-Diagrammen.- Lösungen zu algebraischen Spezifikationen.- Lösungen zur Verifikation.- Lösungen zu formalen Sprachen.- 253.