So gelingt der Einstieg ins Informatikstudium!

• Alle Grundkonzepte verstehen und Wissenslücken schließen
• Mit vielen Beispielen, Knobeleien, Übungen und Lösungen
• Formale Sprachen, Algorithmen, Encoding etc. ohne Mühe

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 ins Studium.

Aus dem Inhalt:

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

Geleitwort ... 15




Intro ... 17




1. Algorithmen ... 26



Knobelei zum Einstieg: Wo ist der Ausgang des Labyrinths? ... 27


Was ist ein Algorithmus? ... 28


Wie wird ein Algorithmus notiert? ... 30


Schleifen ... 33


Verzweigungen ... 34


Logische Aussagen ... 37


Funktionen ... 41


Zusammenfassung und Einordnung ... 42


Aufgaben ... 43


Lösungen ... 44





2. Zahlen und Kodierungen ... 48



Knobelei zum Einstieg: Gib mir 31! ... 49


Zahlensysteme und Einheiten ... 50


Kodierungen ... 54


Zusammenfassung und Einordnung ... 60


Aufgaben ... 61


Lösungen ... 62





3. Datenstrukturen ... 64



Knobelei zum Einstieg: Speicherung gleicher Daten ... 65


Geordnete Daten ... 65


Ungeordnete Daten ... 72


Datenzuordnungen ... 74


Zusammenfassung und Einordnung ... 75


Aufgaben ... 76


Lösungen ... 77





4. Einfache Sortieralgorithmen ... 80



Knobelei zum Einstieg: Bücher sortieren ... 81


Selection Sort ... 82


Insertion Sort ... 87


Bubble Sort ... 89


Ordnungen ... 92


Zusammenfassung und Einordnung ... 93


Aufgaben ... 95


Lösungen ... 96





5. Komplexität ... 100



Knobelei zum Einstieg: Schokolade aufteilen ... 101


Verschiedene Wege führen zum Ziel ... 102


Eingabegröße ... 103


Messen der Laufzeit ... 104


Berechnen der Laufzeit ... 104


Die Landau-Notation ... 107


Typische Laufzeiten ... 110


Zusammenfassung und Einordnung ... 112


Aufgaben ... 114


Lösungen ... 115





6. Effizientere Sortieralgorithmen ... 118



Knobelei zum Einstieg: Sortieren im Team ... 119


Merge Sort ... 119


Quick Sort ... 124


Rekursion und Divide and Conquer ... 127


Noch schneller sortieren ... 130


Zusammenfassung und Einordnung ... 132


Aufgaben ... 134


Lösungen ... 135





7. Suchen ... 140



Knobelei zum Einstieg: Finden und Sortieren ... 141


Lineare Suche ... 141


Binäre Suche ... 144


Suchbäume ... 147


Zusammenfassung und Einordnung ... 154


Aufgaben ... 155


Lösungen ... 156





8. Backtracking und Dynamische Programmierung ... 160



Knobelei zum Einstieg: Das Kistenproblem ... 161


Die perfekte Kiste ... 161


Branch and Bound ... 163


Dynamische Programmierung ... 164


Zusammenfassung und Einordnung ... 166


Aufgaben ... 167


Lösungen ... 168





9. Graphen ... 172



Knobelei zum Einstieg: Morgendliches Anziehen ... 173


Verknüpfte Daten ... 174


Varianten von Graphen ... 175


Suchen und Bewegen in Graphen ... 178


Eigenschaften von Graphen ... 183


Zusammenfassung und Einordnung ... 186


Aufgaben ... 187


Lösungen ... 189





10. Formale Sprachen ... 192



Knobelei zum Einstieg: Sätze erzeugen ... 193


Grammatiken ... 194


Automaten ... 198


Sprachen und Mengenoperationen ... 202


Reguläre Ausdrücke ... 205


Zusammenfassung und Einordnung ... 207


Aufgaben ... 208


Lösungen ... 209





11. Objektorientierung ... 214



Knobelei zum Einstieg: Das Vereinsfest ... 215


Objekte und Klassen ... 216


Objektorientierte Programmierung ... 217


Vererbung ... 218


Abstrakte Klassen ... 219


Sichtbarkeiten ... 221


Zusammenfassung und Einordnung ... 223


Aufgaben ... 224


Lösungen ... 225





12. Datenbanken ... 232



Knobelei zum Einstieg: Max' Lieblingsfilme ... 233


Strukturierte Datenspeicherung ... 235


Operationen auf Datenbanken ... 240


Empfohlene Strukturierung von Daten ... 247


Zusammenfassung und Einordnung ... 251


Aufgaben ... 253


Lösungen ... 255





13. Computer ... 260



Knobelei zum Einstieg: Addieren auf Hardware-Ebene ... 261


Logische Schaltungen ... 262


Hardware-Komponenten und ihr Zusammenspiel ... 265


Betriebssysteme ... 268


Betriebssystemunabhängigkeit ... 272


Virtuelle Computer ... 274


Zusammenfassung und Einordnung ... 275


Aufgaben ... 276


Lösungen ... 277





14. Netzwerke ... 280



Knobelei zum Einstieg: Die Post des Kanzleramts ... 281


Eine mögliche Lösung für die Poststelle ... 282


Netzwerke ... 283


Internetstruktur ... 286


Einheitliche Kommunikation ... 290


Zusammenfassung und Einordnung ... 293


Aufgaben ... 294


Lösungen ... 295





15. Verschlüsselung ... 298



Knobelei zum Einstieg: Fdhvdu ... 299


Warum verschlüsseln? ... 300


Symmetrische Verschlüsselung ... 300


Asymmetrische Verschlüsselung ... 302


Hybridverfahren ... 304


Verschlüsselungen knacken ... 304


Zusammenfassung und Einordnung ... 307


Aufgaben ... 308


Lösungen ... 309





16. Softwareentwicklung ... 310



Algorithmus vs. Software ... 311


Die Werkzeuge eines Softwareentwicklers ... 313


Große Probleme lösen ... 315


Zusammenfassung und Einordnung ... 318





17. Teamarbeit ... 320



Knobelei zum Einstieg: Konflikte ... 321


Warum Teams? ... 322


Softwareentwicklung im Team ... 322


Kommunikation in Teams ... 323


Aufgabenverwaltung und Kommunikationswerkzeuge ... 325


Versionsverwaltung ... 325


Zusammenfassung und Einordnung ... 330


Aufgaben ... 332


Lösungen ... 333





18. Fehler ... 334



Knobelei zum Einstieg: Auf Fehlersuche ... 335


Warum ist Software fehlerhaft? ... 336


Bugs ... 337


Verschiedene Fehlerarten ... 337


Techniken zur Fehlervermeidung ... 343


Zusammenfassung und Einordnung ... 346


Aufgaben ... 347


Lösungen ... 348





19. Hands-on: Programmieren mit Java ... 350



Die Programmiersprache Java ... 351


Hallo Leser ... 352


Variablen ... 354


Klassen, Objekte und Methoden ... 355


Datentypen ... 359


Kontrollstrukturen ... 366


Fehlersuche ... 369


Eine kleine Werkzeugkiste ... 371


Aufgaben ... 372


Lösungen ... 374





20. Ethik in der Informatik ... 378



Recht und Ordnung ... 379


Informatik in der Wirtschaft ... 381


Der Wert persönlicher Daten ... 384


Gemeingüter und Open Source ... 385


Verantwortung für Technologie ... 388


IT-Gerechtigkeit ... 392


Der technisierte Mensch ... 393


Zusammenfassung und Einordnung ... 394





21. Extro ... 396



Wie wird man Informatiker? ... 397


Ressourcen ... 402


Wie geht es weiter? ... 403





Index ... 405