Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

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Komplexität 1. A.. V. Aho, E. Hopcroft, D. Ullman: The Design and Analysis of Computer Algorithms; Addison Wesley 1975 Programmiersprachen 1. B. Meyer: Eiffel the Language; Prentice Hall International, 1992 2. K. Jensen, N. Wirth, A. B. Michel, F. Miner: PASCAL user manual and report; Springer, Für störungsfreie Kommunikation 1. H.-J Schneider: Lexikon der Informatik und Datenverarbeitung, Oldenbourg 91 2. Die Rechtschreibung – DUDEN Band 1; Bibliographisches Institut, 19xx 3. Ein gutes englisches Wörterbuch.
Kapitel 1 Einführung (U. Andelfinger, W. Henhapl) Sie haben den Studiengang Informatik, Wirtschaftsinformatik oder das Nebenfach Informatik gewählt. Ihre Wahl haben Sie wahrscheinlich nur intuitiv getroffen, da der Begriff Informatik allgemein und insbesondere aus wissenschaftlicher Sicht nicht klar definiert ist. Informatik als wissenschaftliche Disziplin ist erst 30 bis 40 Jahre alt und daher noch in stürmischer Entwicklung. Eine allgemein akzeptierte Definition gibt es bis heute nicht und wenn es sie gäbe, wäre sie bei Ihrem Studienabschluß sicherlich überholt. Trotz dieser Schwierigkeiten, genau anzugeben, was denn Informatik sei, lassen sich folgende Eingrenzungen angeben, zwischen denen die Aufgaben und Inhalte der Informatik sich bewegen: Der Kern der Informatik ist es, Verfahren zur Problemlösung für verschiedenste Aufgabenbereiche zu entwicklen. Insbesondere sollen dabei formale Verfahren auf logischer und mathematischer Basis angewendet werden, die eine Ausführung durch Maschinen, d.h. Computer ermöglichen. Diese Verfahren werden auch als Algorithmen bezeichnet und formal als Programme beschrieben. Mit dem Computer kann man diese formale Beschreibungen durchführen. Je mehr Probleme und Aufgaben in unserem Leben aber durch solche Computerverfahren “gelöst” werden, umso stärker muß man auch mit “Nebenwirkungen” rechnen: • Die Ampeln auf Ihrem weg zur Hochschule werden längst von Computerprogrammen gesteuert und erlauben so einen besseren Verkehrsfluß als vorher: Morgens in die Stadt werden andere Schaltzeiten eingesetzt als abends stadtauswärts. Die bessere Steuerung hat es ermöglicht, mehr Verkehr als früher in den gleichen Zeitraum zu erlauben. Fällt nun aber einmal der Computer in der Ampelsteuerung aus, haben wir ein größeres Verkehrsproblem als jemals zuvor. Es zeigen sich typische Entzugserscheinungen. • Oder denken denken sie an die Diskussion um den Datenschutz: Während dieses Wort heute alltäglich geworden ist, ist es erst ungefähr zwanzig Jahre her, daß es dieses Wort überhaupt gibt und Hessen das erste Datenschutzgesetz weltweit (!) erlassen hat. Diese Beispiele zeigen, daß die Informatik zwar Probleme lösen helfen kann, daß aber zum Teil auch neue Probleme entstehen können. Daher muß die Informatik neben der technischen Lösung von Problemen auch immer darauf achten, wie sich die Lösungen in den Anwendungsbereich einfügen läßt, und welche Probleme dabei eventuell neu entstehen können. Die Informatik kann zwar diese Probleme der sogenannten Technikfolgenabschätzung und sozialverträglichen Technikgestaltung nicht alleine lösen, hier ist sie auf die Mitarbeit vieler Wissenschaften angewiesen. Dennoch ist es wichtig, sich immer vor Augen zu halten, daß technische Verfahren der Informatik, ihre Anwendungen in unserer Welt und die Folgen daraus eng miteinander zusammenhängen. Im Hauptstudium bieten sich für Sie einige Wahlmöglichkeiten, wo Sie sich mit diesen Schnittstellen zu anderen Fachgebieten intensiver vertraut machen können. Eine eher theoretische und bis ins philosophische reichende Aufgabe der Informatik ist, sich mit der Informationsverarbeitung allgemein zu befassen. Was ist Information, wie wird sie im Menschen “verarbeitet”, wie kann der Mensch Schlußfolgerungen ziehen oder bei einer Aussage feststellen, ob sie wahr oder falsch ist? Die- 1
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Der Wert einer Aussage mit mehreren
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• Die Veränderung und Auswertung
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3.5 Copy- und Referenz-Semantik In
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3.5.2 expanded: Klassen mit Copy-Se
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Dieses Problem wird durch das Konze
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3.7.1 Zusicherungen Eiffel logische
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class ARRAY[X] creation make featur
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class ARRAY[X] creation make featur
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formulieren und zu überwachen. Eig
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3.8.2 Export geerbter Features Norm
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Ist also p ein Personenobjekt und a
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Definition 3.8.5 (Konformität) Ein
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Um die Beschreibung des Typsystems
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Nachkommenklassen aber folgt entity
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deferred class LIST[X] feature leng
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class STUDENT feature universität:
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Das Problem ist nun, daß beide Elt
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Prinzipiell wäre es sogar möglich
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Das bedeutet also, daß die Erbenkl
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Die eigentliche Montage eines Syste
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Verständlichkeit der Module: Die L
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dynamische Semantik: Die dynamische
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Constant ::= Manifest constant | Id
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Kapitel 4 Systematische Entwicklung
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4.1.2 Grundideen des objektorientie
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jedoch dringend zu empfehlen, jegli
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• Ausleihe - Bücher werden nach
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Der Anwender ist kein echter Klient
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Es sei an dieser Stelle angemerkt,
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einen Rechner überprüft werden ka
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Definition 4.2.3 (Korrektheit von R
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Programmkonstruktion keine Rolle, d
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Eine Wertzuweisung entity := Ausdru
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4.3.2.1 Die Rolle formaler Paramete
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Für eine korrekt implementierte Pr
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{ pre} Anweisung1 { p} , { p} Anwei
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die alle dieselbe Variable x betref
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4.3.4.4 Verifikation Die Verifikati
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Dieser Beweis ist in der folgenden
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Im allgemeinen ist es sehr schwieri
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from Init invariant Inv variant Var
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Programm Zusicherungen Prämissen n
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entdeckten Fehler stillschweigend h
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Gegenlesen nicht findet(, aber auch
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4.3.10 Die Verifikation rekursiver
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• Die Variante einer rekursiven R
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Die Art der Anweisungen ist nicht a
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Die Formulierung von Ausdrücken mu
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4.4.6 Sprachbeschreibung Die nun fo
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Programm nachträglich als korrekt
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Der vollständige Korrektheitsbewei
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Dies ist die Grundidee der sogenann
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Als Initalanweisung genügt es, i m
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Beispiel 4.5.15 (Vertauschen von Se
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Mit einer wichtigen strategischen A
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Seien Sie sich bewußt, daß gerade
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