Fit fürs Studium - Informatik

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.

Mit vielen Beispielen, Knobeleien, Übungen und Lösungen

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 ... 19010. 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 ... 21011. 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 ... 22612. 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 ... 25113. 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 ... 28214. 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 ... 30315. 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 ... 32116. 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 ... 33417. 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 ... 34518. 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 ... 35819. 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 ... 37420. 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 ... 39821. 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 ... 42222. Extro ... 424 22.1 ... Wie wird man Informatiker*in? ... 425 22.2 ... Ressourcen ... 430 22.3 ... Wie geht es weiter? ... 430 Index ... 433