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Vorbestellen	Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a	Standorte: NT.EI Erns / College 6c - Informatik & Computer	Status: Verfügbar	Frist:	Vorbestellungen: 0

Das Buch baut auf Vorlesungen im Grund- und Hauptstudium der Informatik auf. Die Stoffauswahl orientiert sich an der langfristigen Relevanz für die Anwendung. Praxisnah werden die Inhalte für Studierende der Informatik und verwandter Studiengänge sowie für im Beruf stehende Praktiker vermittelt. Die neue Webseite zum Buch bietet Lösungen, Source-Codes sowie ergänzendes Material.Quelle: VerlagstextInhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis /1 Einführung 1 /1.1 Was ist eigentlich Informatik? 1 /1.2 Zur Geschichte der Informatik 3 /1.2.1 Frühe Zähl- und Rechensysteme 3 /1.2.2 Die Entwicklung von Rechenmaschinen 4 /1.2.3 Die Computer-Generationen 7 /1.3 Prinzipieller Aufbau von Computern 12 /1.3.1 Analog- und Digitalrechner 12 /1.3.2 Das EVA-Prinzip 12 /1.3.3 Zentraleinheit und Busstruktur 12 /1.3.4 Systemkomponenten 15 /1.4 Zahlensysteme und binäre Arithmetik 17 /1.4.1 Darstellung von Zahlen 17 /1.4.2 Umwandlung von Zahlen in verschiedene Darstellungssysteme 18 /1.4.3 Binäre Arithmetik 24 /1.4.4 Gleitkommazahlen 30 /Literatur 35 /2 Nachricht und Information 37 /2.1 Abgrenzung der Begriffe Nachricht und Information 37 /2.2 Biologische Aspekte 39 /2.2.1 Sinnesorgane 39 /2.2.2 Datenverarbeitung im Gehirn 39 /2.2.3 Der genetische Code 40 /2.3 Diskretisierung von Nachrichten 43 /2.3.1 Abtastung 43 /2.3.2 Quantisierung 44 /2.4 Wahrscheinlichkeit und Kombinatorik 47 /2.4.1 Die relative Häufigkeit 47 /2.4.2 Die mathematische Wahrscheinlichkeit 47 /2.4.3 Totale Wahrscheinlichkeit und Bayes-Formel 49 /2.4.4 Statistische Kenngrößen 54 /2.4.5 Fakultät und Binomialkoeffizienten 55 /2.4.6 Kombinatorik 56 /2.5 Information und Wahrscheinlichkeit 60 /2.5.1 Der Informationsgehalt einer Nachricht 60 /2.5.2 Die Entropie einer Nachricht 62 /2.5.3 Zusammenhang mit der physikalischen Entropie 64 /Literatur 68 /3 Codierung 69 /3.1 Grundbegriffe 69 /3.1.1 Definition des Begriffs Codierung 69 /3.1.2 Mittlere Wortlänge und Code-Redundanz 70 /3.1.3 Beispiele für Codes 71 /3.2 Code-Erzeugung 75 /3.2.1 Codebäume 75 /3.2.2 Der Huffman-Algorithmus 75 /3.2.3 Der Fano-Algorithmus 79 /3.3 Codesicherung 82 /3.3.1 Stellendistanz und Hamming-Distanz 82 /3.3.2 m-aus-n-Codes 85 /3.3.3 Codes mit Paritätsbits 85 /3.3.4 Fehlertolerante Gray-Codes 89 /3.3.5 Definition linearer Codes 91 /3.3.6 Lineare Hamming-Codes 94 /3.3.7 Zyklische Codes und Code-Polynome 98 /3.3.8 CRC-Codes 100 /3.3.9 Sicherung nicht-binärer Codes 103 /3.3.10 Reed-Solomon Codes 107 /3.4 Datenkompression 115 /3.4.1 Vorbemerkungen und statistische Datenkompression115 /3.4.2 Arithmetische Codierung 116 /3.4.3 Lauflängen-Codierung 118 /3.4.4 Differenz-Codierung 120 /3.4.5 Der LZW-Algorithmus 123 /3.4.6 Datenreduktion durch unitäre Transformationen (JPEG) 128 /Literatur 135 /4 Verschlüsselung 137 /4.1 Klassische Verfahren 140 /4.1.1 Substitutions-Chiffren 140 /4.1.2 Transpositions-Chiffren und Enigma 143 /4.2 Moderne symmetrische Verfahren 150 /4.2.1 Der Data Encryption Standard (DES) 150 /4.2.2 Der Advanced Encryption Standard (AES) 151 /4.2.3 One-Time-Pads und Stromchiffren 154 /4.3 Moderne asymmetrische Verfahren 156 /4.3.1 Diffie-Hellman Schlüsselaustausch 156 /4.3.2 Der RSA-Algorithmus 160 /4.3.3 Digitale Unterschrift 165 /Literatur 168 /5 Computerhardware und Maschinensprache 169 /5.1 Digitale Grundschaltungen 169 /5.1.1 Stromkreise 169 /Inhaltsverzeichnis xi /5.1.2 Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise 171 /5.1.3 Logische Gatter 174 /5.2 Boolesche Algebra und Schaltfunktionen 177 /5.2.1 Aussagenlogik 177 /5.2.2 Der boolesche Verband 179 /5.2.3 Das boolesche Normalform-Theorem 181 /5.2.4 Vereinfachen boolescher Ausdrücke 182 /5.3 Schaltnetze und Schaltwerke 185 /5.3.1 Schaltnetze 185 /5.3.2 Spezielle Schaltnetze 186 /5.3.3 Schaltwerke 189 /5.4 Die Funktion einer CPU am Beispiel des M68000 194 /5.4.1 Die Anschlüsse der CPU M68000 194 /5.4.2 Der innere Aufbau der CPU M68000 199 /5.4.3 Befehlsformate und Befehlsausführung 204 /5.4.4 Adressierungsarten 208 /5.5 Maschinensprache und Assembler 213 /5.5.1 Einführung 213 /5.5.2 Der Befehlssatz des M68000 214 /5.5.3 Programmbeispiele 223 /Literatur 226 /6 Rechnerarchitektur 227 /6.1 Überblick 227 /6.2 Die von-Neumann-Architektur 230 /6.2.1 Komponenten eines von-Neumann-Rechners 230 /6.2.2 Operationsprinzip 232 /6.3 Befehlssatz 234 /6.3.1 Mikroprogramme und CISC 234 /6.3.2 Reduced Instruction Set Computer: RISC 235 /6.3.3 Abwärtskompatibilität 235 /6.4 Klassifikation nach Flynn 236 /6.5 Parallelität innerhalb einer Befehlssequenz 238 /6.5.1 Fließbandverarbeitung - Optimierte Befehlsausführung 238 /6.5.2 Superskalare Mikroprozessoren 239 /6.5.3 VLIW - Very Long Instruction Word 240 /6.6 Parallelität in Daten nutzen: Vektorprozessoren und Vektorrechner 240 /6.7 Parallele Ausführung mehrerer Befehlssequenzen 241 /6.7.1 Simultanes Multi-Threading innerhalb einer CPU 243 /6.7.2 Multi-Core-CPU 243 /6.7.3 Multiprozessor-Systeme 244 /6.7.4 Multicomputer-Systeme 245 /6.8 Speicherhierarchie 245 /6.8.1 Speichertechnologien: Register, Cache und Hauptspeicher 245 /6.8.2 Caching 247 /6.8.3 Memory Management Unit und virtueller Speicher 249 /xii Inhaltsverzeichnis /6.8.4 Festplatten 249 /6.8.5 Flash-Speicher und Solid State Disks 250 /6.9 Ein- und Ausgabe 251 /6.9.1 Unterbrechungen (Interrupts) 251 /6.9.2 Direct Memory Access 252 /6.10 Verbindungsstrukturen 253 /6.10.1 Gemeinsamer Bus 253 /6.10.2 Zugriffsprotokolle für Busse und gemeinsame Speicher 255 /6.10.3 Punkt-Zu-Punkt Verbindungen 256 /6.10.4 Weitere Verbindungsstrukturen 256 /6.10.5 Allgemeine topologische Verbindungsstrukturen 257 /6.11 Mikrocontroller und Spezialprozessoren 259 /6.11.1 Mikrocontroller 259 /6.11.2 Digitale Signalprozessoren 260 /6.11.3 Grafikprozessoren 260 /Literatur 261 /7 Rechnernetze 263 /7.1 Das OSI-Schichtenmodell der Datenkommunikation 263 /7.2 Bitübertragungsschicht 267 /7.3 Technologien der Sicherungsschicht 274 /7.3.1 Netze im Nahbereich (PAN) 274 /7.3.2 Lokale Netze: LAN und WLAN 275 /7.3.3 Vorgriff: Leitungs- und Paketvermittlung 279 /7.3.4 Datenfernübertragung und der Zugang zum Internet 281 /7.3.5 Die Behandlung von Übertragungsfehlern 286 /7.4 Netzwerk- und Transportschicht: TCP/IP und das Internet 287 /7.4.1 Überblick über das Internet 287 /7.4.2 IP: Internet Protocol 290 /7.4.3 TCP: Transmission Control Protocol 292 /7.4.4 UDP: User Datagram Protocol 293 /7.5 Anwendungsschicht: Von DNS bis HTTP und URIs 294 /7.5.1 DNS: Domain Name System 294 /7.5.2 E-Mail 295 /7.5.3 IRC: Internet Relay Chat 296 /7.5.4 FTP: File Transfer Protocol 296 /7.5.5 SSH: secure shell und TELNET: teletype network 296 /7.5.6 HTTP: Hypertext Transfer Protocol 297 /7.5.7 URI: Uniform Resource Identifier 298 /Literatur 299 /8 Betriebssysteme 301 /8.1 Überblick 301 /8.1.1 Aufgaben 303 /8.1.2 Betriebsarten 304 /8.2 Betriebssystem-Architekturen 305 /Inhaltsverzeichnis xiii /8.3 Aufgaben eines Betriebssystems im Detail 309 /8.3.1 Prozessverwaltung 309 /8.3.2 Synchronisation 313 /8.3.3 Interprozess-Kommunikation 316 /8.3.4 Speicherverwaltung und virtueller Speicher 317 /8.3.5 Geräteverwaltung und -treiber 320 /8.3.6 Dateiverwaltung 320 /8.4 Benutzerschnittstelle: Shell und GUI 322 /8.4.1 Kommandozeilen-Interpreter am Beispiel UNIX 322 /8.4.2 Besonderheiten am Beispiel der UNIX-Shell 323 /8.4.3 Grafische Benutzerschnittstelle 326 /8.5 Beispiele für Betriebssysteme 327 /8.5.1 Microsoft-Windows 328 /8.5.2 UNIX, LINUX und Android 328 /8.6 Betriebssystem-Virtualisierung 330 /8.6.1 Anwendungsbereiche 331 /8.6.2 Hypervisoren 331 /8.6.3 Virtuelle Maschinen 333 /8.6.4 Grundlegende Aktivitäten der Virtualisierung 334 /Literatur 335 /9 Datenbanken 337 /9.1 Einführung und Definition 337 /9.2 Relationale Datenbankmanagement-Systeme 341 /9.2.1 Relationen 341 /9.2.2 Schlüssel 342 /9.2.3 Beziehungen (Relationships) 343 /9.3 Relationale Algebra 343 /9.4 Die Datenbanksprache SQL 347 /9.4.1 SQL als deklarative Sprache 348 /9.4.2 Definition des Datenbankschemas 348 /9.4.3 Einfügen, Ändern und Löschen von Daten 350 /9.4.4 Suchen mit SELECT 351 /9.4.5 Programmiersprachen und SQL 352 /9.5 NoSQL 353 /9.6 Transaktionen, OLTP und ACID 355 /9.7 OLAP, Data Warehousing und Data-Mining 356 /9.8 Semi-Strukturierte Daten mit XML 362 /9.8.1 Der Aufbau von XML-Dokumenten 363 /9.8.2 Wohlgeformtheit und Validität 365 /9.8.3 XML-Schema 365 /9.8.4 XPath 366 /9.8.5 XSL: Extended Style Sheet Language 366 /Literatur 369 /10 Automatentheorie und formale Sprachen 371 /10.1 Grundbegriffe der Automatentheorie 371 /10.1.1 Definition von Automaten 371 /10.1.2 Darstellung von Automaten 374 /10.1.3 Die akzeptierte Sprache von Automaten 376 /10.1.4 Kellerautomaten 383 /10.1.5 Turing-Maschinen 386 /10.2 Einführung in die Theorie der formalen Sprachen 393 /10.2.1 Definition von formalen Sprachen 393 /10.2.2 Die Chomsky-Hierarchie 394 /10.2.3 Das Pumping-Theorem 400 /10.2.4 Die Analyse von Wörtern 403 /10.2.5 Compiler 408 /Literatur 413 /11 Algorithmen - Berechenbarkeit und Komplexität 415 /11.1 Berechenbarkeit 417 /11.1.1 Entscheidungsproblem und Church-Turing These 417 /11.1.2 Das Halteproblem 420 /11.1.3 Satz von Rice und weitere unentscheidbare Probleme 422 /11.1.4 LOOP-, WHILE- und GOTO-Berechenbarkeit 423 /11.1.5 Primitiv rekursive und ?-rekursive Funktionen 426 /11.2 Komplexität 430 /11.2.1 Die Ordnung der Komplexität: O-Notation 431 /11.2.2 Analyse von Algorithmen 435 /11.2.3 Die Komplexitätsklassen P und NP 439 /11.2.4 NP-vollständige Probleme 441 /11.2.5 Weitere Komplexitätsklassen 445 /11.3 Probabilistische Algorithmen 448 /11.3.1 Pseudo-Zufallszahlen 448 /11.3.2 Monte-Carlo-Methoden 452 /11.3.3 Probabilistischer Primzahltest 455 /11.4 Rekursion 459 /11.4.1 Definition und einführende Beispiele 459 /11.4.2 Rekursive Programmierung und Iteration 460 /11.4.3 Backtracking 464 /Literatur 466 /12 Suchen und Sortieren 469 /12.1 Einfache Suchverfahren 469 /12.1.1 Sequentielle Suche 469 /12.1.2 Binäre Suche 470 /12.1.3 Interpolationssuche 471 /12.1.4 Radix-Suche 473 /12.2 Suchen von Mustern in Zeichenketten 474 /12.2.1 Musterabgleich durch sequentielles Vergleichen 474 /12.2.2 Musterabgleich durch Automaten 475 /12.2.3 Die Verfahren von Boyer-Moore und Knuth-Morris-Pratt 476 /12.2.4 Ähnlichkeit von Mustern und Levenshtein-Distanz 478 /12.3 Gestreute Speicherung (Hashing) 480 /12.3.1 Hash-Funktionen 480 /12.3.2 Kollisionsbehandlung 482 /12.3.3 Komplexitätsberechnung 487 /12.4 Direkte Sortierverfahren 489 /12.4.1 Vorbemerkungen 489 /12.4.2 Sortieren durch direktes Einfügen (Insertion Sort) 492 /12.4.3 Sortieren durch direktes Auswählen (Selection Sort) 494 /12.4.4 Sortieren durch direktes Austauschen (Bubblesort) 496 /12.5 Höhere Sortierverfahren 499 /12.5.1 Shellsort 499 /12.5.2 Quicksort 500 /12.5.3 Vergleich der Sortierverfahren 504 /12.6 Sortieren externer Dateien 506 /12.6.1 Grundprinzipien des sequentiellen Datenzugriffs 506 /12.6.2 Sequentielle Speicherorganisation 509 /12.6.3 Direktes Mischen (Direct Merge, Mergesort) 513 /12.6.4 Natürliches Mischen (Natural Merge) 516 /12.6.5 n-Band-Mischen 518 /Literatur 521 /13 Bäume und Graphen 523 /13.1 Binärbäume 523 /13.1.1 Definitionen 523 /13.1.2 Speichern und Durchsuchen von Binärbäumen 525 /13.1.3 Binäre Suchbäume 530 /13.1.4 Ausgleichen von Bäumen und AVL-Bäume 537 /13.1.5 Heaps und Heapsort 541 /13.2 Vielwegbäume 548 /13.2.1 Rückführung auf Binärbäume 548 /13.2.2 Definition von (a,b)-Bäumen und B-Bäumen 549 /13.2.3 Operationen auf B-Bäumen 552 /13.3 Graphen 560 /13.3.1 Definitionen und einführende Beispiele 560 /13.3.2 Speicherung von Graphen 564 /13.3.3 Suchen, Einfügen und Löschen von Knoten und Kanten 570 /13.3.4 Durchsuchen von Graphen 571 /13.3.5 Halbordnung und topologisches Sortieren 584 /13.3.6 Minimal spannende Bäume 587 /13.3.7 Union-Find Algorithmen 591 /Literatur 595 /14 Höhere Programmiersprachen und C 597 /14.1 Zur Struktur höherer Programmiersprachen 597 /14.1.1 Überblick über höhere Programmiersprachen 597 /14.1.2 Ebenen des Informationsbegriffs in Programmiersprachen 602 /14.1.3 Systeme und Strukturen 604 /14.2 Methoden der Syntaxbeschreibung 607 /14.2.1 Die Backus-Naur Form 607 /14.2.2 Syntaxgraphen 611 /14.2.3 Eine einfache Sprache als Beispiel: C- - 611 /14.3 Einführung in die Programmiersprache C 616 /14.3.1 Der Aufbau von C-Programmen 617 /14.3.2 Einfache Datentypen 621 /14.3.3 Strukturierte Standard-Datentypen 626 /14.3.4 Operatoren und Ausdrücke 629 /14.3.5 Anweisungen 632 /14.3.6 Funktionen 636 /14.3.7 Ein- und Ausgabefunktionen 641 /14.3.8 Verarbeitung von Zeichenketten 643 /14.3.9 Das Zeigerkonzept in C 645 /14.4 Sequentielle Datenstrukturen mit C 654 /14.4.1 Vorbemerkungen zu Algorithmen und Datenstrukturen 654 /14.4.2 Lineare Listen 656 /14.4.3 Stapel und Schlangen 660 /Literatur 665 /15 Objektorientierte Programmiersprachen und Java 667 /15.1 Entstehung objektorientierter Sprachen 667 /15.2 Einführung in die Programmiersprache Java 670 /15.2.1 Grundlegender Aufbau eines Java-Programms 672 /15.2.2 Syntax ähnlich wie in C 674 /15.2.3 Datentypen und Variablen: Statische Typisierung 675 /15.3 Klassen und Objekte 680 /15.3.1 Attribute und Methoden 680 /15.3.2 Statische Attribute und Methoden 682 /15.3.3 Pakete (Packages) 683 /15.3.4 Kapselung und Geheimnisprinzip 685 /15.3.5 Vererbung und Polymorphie 687 /15.4 Fortgeschrittene Java-Themen 690 /15.4.1 Generische Klassen, Behälter und Algorithmen 690 /15.4.2 Ausnahmen und Fehlerbehandlung 694 /15.4.3 Annotationen und Reflection 695 /15.4.4 Testgetriebene Entwicklung mit Java 697 /15.4.5 Threads, Streams und parallele Verarbeitung 698 /15.4.6 Lambda-Ausdrücke und funktionale Programmierung 702 /15.4.7 Das Java-Ökosystem 702 /Literatur 704 /16 Anwendungsprogrammierung im Internet 707 /16.1 Client-Server-Systeme 707 /16.2 Grundlegende Technologien 708 /16.2.1 HTML 708 /16.2.2 DOM: Domain Object Model 714 /16.2.3 CSS: Cascading Style Sheets 715 /16.3 Webanwendungen 719 /16.3.1 HTML Formulare 719 /16.3.2 Auswertung von Formularen 721 /16.4 JavaScript 723 /16.4.1 Grundlegende Eigenschaften 723 /16.4.2 Funktionen 725 /16.4.3 Objekte und Prototypen 727 /16.4.4 JSON: JavaScript Object Notation 729 /16.4.5 JavaScript und DOM 730 /16.4.6 Ereignisgesteuerte Programmierung mit JavaScript 732 /16.4.7 AJAX: Asynchronous JavaScript And XML 733 /16.5 Serverseitige Skripte mit PHP 734 /16.5.1 Grundlegende Eigenschaften 734 /16.5.2 Arrays 736 /16.5.3 Funktionen 738 /16.5.4 Objektorientierte Programmierung in PHP 740 /16.5.5 Datenübergabe von HTML-Formularen an PHP-Skripte 741 /16.5.6 Sitzungsdaten: Session und Cookie 742 /16.5.7 Datei- und Datenbankzugriff mit PHP 743 /Literatur 745 /17 Software-Engineering 747 /17.1 Überblick 747 /17.1.1 Was ist Software? 747 /17.1.2 Was bedeutet Engineering? 748 /17.1.3 Warum ist Software-Engineering schwierig? 749 /17.2 Tätigkeiten im Software-Lebenszyklus 751 /17.2.1 Anforderungsanalyse und Spezifikation 751 /17.2.2 Architekturentwurf 752 /17.2.3 Implementierung 752 /17.2.4 Test und Integration 752 /17.2.5 Inbetriebnahme 753 /17.2.6 Wartung und Weiterentwicklung 753 /17.3 Querschnittsdisziplinen 754 /17.3.1 Projektmanagement 754 /17.3.2 Qualitätsmanagement 755 /17.3.3 Konfigurationsmanagement 756 /17.4 Vorgehensmodelle 757 /17.4.1 Basismodelle 759 /17.4.2 V-Modell XT als plangetriebenes Vorgehensmodell 761 /xviii Inhaltsverzeichnis /17.4.3 Scrum als agiles Vorgehensmodell (-Framework) 763 /17.5 Modelle im Software-Engineering 765 /17.5.1 Vom Problem zur Lösung 765 /17.5.2 Die Unified Modeling Language 766 /17.5.3 Ausgewählte Diagramme der UML im Detail 768 /17.6 Hilfsmittel für den Entwurf von Algorithmen 776 /17.6.1 Pseudocode 776 /17.6.2 Flussdiagramme 776 /17.6.3 Struktogramme nach Nassi-Shneiderman 777 /17.6.4 Entscheidungstabellen 780 /Literatur 783 /Index 785 /