Einführung in die Informatik: objektorientiert mit Java ; mit ... 4 Tabellen
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| Beteiligte Personen: | , |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2005
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| Ausgabe: | 3., überarb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | eXamen.press
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| Beschreibung: | Auch als Internetausgabe |
| Umfang: | XVIII, 471 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3540209581 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1. Einführung und Überblick.................................... 1
1.1 Bedeutung und Grandprobleme der Informatik.................. 1
1.1.1 Die Bedeutung des Berechnens von Funktionen........... 5
1.1.2 Das Problem der Komplexität.......................... 7
1.2 Konzeption des Buches...................................... 8
1.2.1 Aufbau des Buches................................... 9
1.2.2 Hinweise für Dozenten............................... 11
Teil
2. Aufbau und Funktionsweise eines Computers.................... 15
2.1 Einleitung und Überblick.................................... 15
2.2 Der Kern des Rechners: von Neumann-Architektur.............. 17
2.2.1 Speicher............................................ 18
2.2.2 Prozessor und Programmausführang.................... 20
2.3 System-Architektur der Hardware............................. 22
2.4 System-Architektur der Software............................. 26
2.4.1 Schichtenaufbau..................................... 26
2.4.2 Das Betriebssystem.................................. 30
2.4.3 Java und die Virtuelle Java-Maschine JVM............... 31
2.5 Binärcodierung elementarer Datentypen........................ 32
2.5.1 Ganze Zahlen (Dualzahlen)............................ 33
2.5.2 Hexadezimalzahlen und Oktalzahlen.................... 39
2.5.3 Zeichen (ASCII und Unicode).......................... 39
2.5.4 Gleitkommazahlen (IEEE 754)......................... 41
2.6 Übungen.................................................. 45
3. Abstrakte Algorithmen und Sprachkonzepte .................... 47
3.1 Einleitung und Begriffsdefinition............................. 47
3.2 Aufbau und Beschreibung von Algorithmen.................... 51
3.2.1
Xu Inhaltsverzeichnis
3.2.2 Graphische Beschreibung mit UML (Flußdiagramme)..... 53
3.2.3 Grundschema des Algorithmenaufbaus.................. 54
3.2.4 Strukturiert-iterative Beschreibungen.................... 57
3.2.5 Rekursive Beschreibung in mathematischer Notation...... 59
3.2.6 Beschreibung mit
3.3 Programmiersprachliche Grundkonzepte....................... 59
3.3.1 Das Sprung-Konzept goto............................ 61
3.3.2 Verzweigung mit der bedingten Anweisung
3.3.3 Rekursion.......................................... 63
3.3.4 Diewhile-Schleife................................. 64
3.3.5 Die repeat-until-Schleife......................... 65
3.3.6 Die f or-Schleife.................................... 66
3.4 Konstruktion und Verifikation rekursiver Algorithmen............ 66
3.4.1 Der rekursive Ansatz zur Problemlösung................. 66
3.4.2 Ein rekursives Verfahren in mathematischer Notation...... 67
3.4.3 Ein rekursives Verfahren in Java ....................... 68
3.5 Konstruktion und Verifikation iterativer Algorithmen............. 70
3.5.1 Der iterative Ansatz zur Problemlösung ................. 70
3.5.2 Die Verifikation nach
3.5.3 Ein strukturiert-iteratives Verfahren in Java.............. 76
3.6 Übungen.................................................. 77
4. Konzepte benutzerdefinierter Datenstrukturen................... 79
4.1 Einleitung................................................. 79
4.2 Reihungen
4.3 Verbünde
4.4 Typ-Kombinationen von Reihung und Verbund.................. 83
4.5 Modellierung des Enthaltenseins - Referenzen.................. 83
4.6 Klassen, Objekte, abstrakte Datentypen........................ 86
5. Objektorientierte Software-Konzepte und UML.................. 89
5.1 Objektorientierte Software-Entwicklung....................... 89
5.2 Objekte, Klassen, abstrakte Datentypen........................ 93
5.3 Objektbeziehungen......................................... 97
5.3.1 Informationsfluß- und Client/Server-Beziehungen......... 99
5.3.2 Einschlußbeziehungen (has-a) .........................102
5.3.3 Subtyp- bzw. Vererbungsbeziehungen (is-a)..............104
5.4 Objektorientierte Analyse und Entwurf........................106
5.4.1 Analyse einer Werkstück-Vereinzelungseinheit...........106
5.5 Entwurfsmuster............................................110
5.5.1 Beispiel: Architekturmuster einer Gerätefernsteuerung.....111
5.6 Übungen..................................................115
Inhaltsverzeichnis
Teil
6. Elementare Konzepte von Programmiersprachen.................119
6.1 Einleitung und Überblick....................................119
6.2 Programmentwicklung in Java...............................121
6.2.1 Entwicklungsumgebungen für Java.....................122
6.2.2 Ein Rahmenprogramm für Java-Anweisungen............123
6*2.3 Ein Rahmenprogramm für Java-Funktionen..............124
6.2.4 Übersetzung und Ausführung von Java-Programmen......125
6.3 Schlüsselwörter, Literale und Namen..........................127
6.4 Elementare Datentypen......................................129
6.5 Variablen, Referenzen, Zuweisungen..........................131
6.5.1 Grundkonzepte......................................131
6.5.2 Referenzvariablen....................................134
6.5.3 Reihungsvariablen...................................135
6.6 Java-Arithmetik...........................................137
6.6.1 Elementare Zahltypen................................137
6.6.2 Ganzzahl-Arithmetik.................................138
6.6.3 Gleitkomma-Arithmetik ..............................139
6.7 Operatoren und Ausdrücke...................................141
6.7.1 Zuweisungsoperatoren................................141
6.7.2 Arithmetische Operatoren.............................141
6.7.3 Boolesche Operatoren................................142
6.7.4 Bitmuster...........................................143
6.7.5 Ausdrücke..........................................144
6.7.6 Syntax von Ausdrücken...............................145
6.7.7 Präzedenz von Operatoren.............................145
6.7.8 Semantik von Ausdrücken.............................147
6.7.9 Bedingte Ausdrücke..................................150
6.7.10 Typkonversionen.....................................151
6.8 Anweisungen..............................................154
6.8.1 Blöcke, Gültigkeitsbereich und Lebensdauer.............155
6.8.2 Bedingte Anweisungen
6.8.3 Schleifenkonstrukte
6.8.4 Marken,
6.9 Unterprogramme - Prozeduren und Funktionen.................168
6.9.1 Konzepte und Terminologie...........................168
6.9.2 Unterprogramme in Java..............................173
6.9.3 Parameterübergabe und Laufzeitstapel...................174
6.9.4 Spezifikation von Unterprogrammen..........;.........183
Inhaltsverzeichnis
6.9.5 Rekursion..........................................187
6.9.6 Allgemeine Rekursion und Speicherverwaltung........... 190
6.10 Übungen..................................................193
7. Klassen und höhere Datentypen...............................199
7.1 Einleitung und Überblick....................................199
7.2 Objekte, Felder und Methoden.................................201
7.2.1 Überladen von Methoden .............................204
7.2.2 Klassenvariablen und Klassenmethoden.................204
7.2.3 Pakete
7.2.4 Kapselung und Zugriffskontrolle.......................206
7.2.5 Kontrakt und Aufrufschnittstelle .......................207
7.2.6 Verwaltung von Objekten im Speicher...................208
7.2.7 Initialisierung und Konstruktoren.......................212
7.2.8 Selektoren..........................................215
7.2.9 Beispiel eines Datentyps: komplexe Zahlen..............216
7.3 Objekte für Ausnahmen
7.3.1 Einleitung und Überblick..............................218
7.3.2 Ausnahmeklassen....................................220
7.3.3 Die throw-Anweisung...............................222
7.3.4 Der Rahmen try-catch-f inally...................223
7.3.5 Deklaration von Ausnahmen mit
7.4 Wahrheitsbehauptungen und Zusicherungen
7.5 Reihungen
7.5.1 Allgemeine Konzepte, Terminologie und Realisierung.....230
7.5.2 Eindimensionale Reihungen...........................232
7.5.3 Skalar- und Vektor-Operationen........................234
7.5.4 Mehrdimensionale Reihungen und Matrizen..............238
7.6 Zeichenketten
7.6.1 Veränderliche Zeichenketten...........................243
7.7 Listen
7.7.1 Konzepte, Terminologie und Entwurf...................244
7.7.2 Die Implementierung von Listen.......................246
7.7.3 Einfügen eines Elementes.............................248
7.7.4 Sortiertes Einfügen eines Elements .....................249
7.7.5 Invertieren einer Liste................................252
7.7.6 Doppelt verkettete Listen
7.8 Stapel
7.8.1 Konzept und Terminologie............................257
7.8.2 Implementierung von Stacks...........................258
7.9 Warteschlangen
Inhaltsverzeichnis
7.9.1 Konzept und Terminologie............................259
7.9.2 Implementierung von Queues..........................260
7.10 Übungen..................................................261
8. Höhere objektorientierte Konzepte.............................263
8.1 Einleitung.................................................263
8.2 Vererbung und abgeleitete Klassen............................265
8.2.1 Der Zugriffsschutz
8.2.2 Konstruktoren in Klassen-Hierarchien...................268
8.3 Virtuelle Funktionen und dynamisches Binden..................270
8.3.1 Konzepte und Terminologie...........................270
8.3.2 Realisierung des dynamischen Bindens..................273
8.3.3 Klassenkontrakte und virtuelle Funktionen...............274
8.3.4 Typanpassungen in Klassenhierarchien.................. 274
8.3.5 Zugriffsregeln und Auswahlregeln in Klassenhierarchien —
Überschreiben und Verdecken..........................275
8.4 Abstrakte Klassen und Interfaces .............................279
8.4.1 Abstrakte Klassen....................................279
8.4.2 Schnittstellen
8.5 Mehrfachvererbung.........................................281
8.6 Generisches Programmieren .................................282
8.6.1 Generische Datentypen...............................282
8.6.2 Generische Methoden................................284
8.6.3 Explizite Typkonversion..............................285
8.6.4 Klassen-Muster
8.6.5 Generische Funktionsparameter........................289
8.7 Übungen..................................................294
9. Das
9.1 Graphische Komponenten...................................300
9.1.1 Klassenhierarchie der graphischen Komponenten.........300
9.1.2 Funktionalität von
9.1.3 Die Klasse Graphics...............................301
9.1.4 Frames.............................................302
9.1.5 Applets ............................................304
9.1.6 Container...........................................305
9.2 Ereignisse
9.2.1 AWT-Events ........................................308
9.2.2 Ereignisquellen und Ereignisempfänger.................308
9.2.3 Adapter-Klassen.....................................310
9.3 Ein Beispiel: Ein Rahmen zum Zeichnen reeller Funktionen.......310
9.4 Ein größeres Beispiel: Darstellung einer Winterlandschaft ........314
XVI
9.4.1 Anforderungsanalyse.................................315
9.4.2 Objektorientierte Analyse und Design...................315
9.4.3 Implementierung der Klassen..........................316
Teil
10. Theorie der Algorithmenkonstruktion..........................327
10.1 Einleitung und Überblick....................................327
10.1.1 Motivation und Begriffsdefinition.......................327
10.1.2 Notation............................................329
10.2 Problemspezifikation und Korrektheitsbeweise..................330
10.2.1 Spezifikation........................................330
10.2.2 Partielle Korrektheit..................................332
10.2.3 Terminierung........................................332
10.2.4 Beispiel: Berechnung der Quadratwurzel................334
10.3 Schemata für den Algorithmenentwurf.........................336
10.4 Aufwand und asymptotische Komplexität......................339
10.4.1 Exakte Bestimmung der Komplexität....................341
10.4.2 Asymptotische Notation ..............................343
11. Such-Algorithmen...........................................349
11.1 Einleitung und Problemstellung...............................349
11.2 Lineare Suche.............................................349
11.2.1 Suche mit Wächter...................................350
11.2.2 Komplexität der linearen Suche........................351
11.3 Divide-and-Conquer-Suche..................................352
11.3.1 Komplexität der binären Suche.........................353
11.4 Kombinationsverfahren......................................354
11.4.1 Analyse und Design von Kombinationsverfahren..........355
12. Sortier-Algorithmen.........................................357
12.1 Einleitung und Problemstellung...............................357
12.2 Greedy-Sortieren...........................................358
12.2.1 Sortieren durch Auswahl..............................358
12.2.2 Sortieren durch Einfügen..............................360
12.2.3 Sortieren durch Austauschen...........................361
12.3 Divide-and-Conquer-Sortieren................................362
12.3.1
12.3.2 Sortieren durch Mischen..............................366
12.4 Übungen..................................................369
Inhaltsverzeichnis XVH
13. Bäume ....................................................371
13.1 Einleitung und Terminologie.................................371
13.2 Graphen und Bäume.........................................372
13.2.1 Gerichtete Graphen..................................372
13.2.2 Ungerichtete Graphen................................373
13.2.3 Bäume als ungerichtete Graphen.......................374
13.3 Eigenschaften von Bäumen..................................374
13.4 Implementierung von Bäumen................................376
13.5 Baumdurchläufe...........................................377
13.5.1 Aktionsobjekte für
13.5.2 Präorder-Sequenz....................................379
13.5.3 Postorder-Sequenz...................................381
13.5.4 Inorder-Sequenz.....................................382
13.5.5 Levelorder-Sequenz..................................384
13.5.6 Optimierung der Baumdurchläufe......................385
13.6 Übungen..................................................387
14.
14.1 Einleitung.................................................389
14.2 Hash-Funktionen...........................................390
14.3 Kollisionsbehandlung.......................................392
14.3.1 Separates Ketten.....................................392
14.3.2 Offenes Adressieren..................................393
14.4 Hash-Tabellen in Java.......................................393
14.5 Übungen..................................................398
Teil
15. Mathematische Grundlagen...................................401
15.1 Einleitung.................................................401
15.2 Mengen...................................................402
15.3 Relationen................................................404
15.3.1 Binäre Relationen....................................404
15.3.2 Äquivalenzrelationen.................................405
15.4 Funktionen................................................406
15.4.1 Partielle Funktionen..................................406
15.4.2 Totale Funktionen....................................406
15.4.3
15.4.4 Eigenschaften von Funktionen.........................407
15.4.5 Charakteristische Funktionen..........................408
15.5 Ordnungen................................................409
XVni Inhaltsverzeichnis
15.5.1 Partielle und totale Ordnungen.........................409
15.5.2 Lexikographische Ordnung.............................410
15.5.3 Mulüset-Ordnungen.................................. 410
15.6 Das Prinzip der vollständigen Induktion........................411
15.7 Übungen..................................................412
16. Einführung in die Logik......................................415
16.1 Einleitung.................................................415
16.2 Die Algebra der Booleschen Wahrheitswerte.................... 416
16.3 Aussagenlogik
16.3.1 Die Syntax der Aussagenlogik.........................417
16.3.2 Semantik der Aussagenlogik...........................418
16.4 Prädikatenlogik erster Stufe (FOPL)...........................421
16.4.1 Syntax von FOPL....................................421
16.4.2 Semantik von FOPL..................................422
16.5 Beweise..................................................424
16.5.1 Logische Äquivalenzen...............................424
16.5.2 Ableitungen und Logik-Kalküle................,.......425
16.5.3 Beweisbäume.......................................426
16.6 Übungen..................................................427
17. Korrektheit von Unterprogrammen............................429
17.1 Terminologie und Problemstellung............................429
17.2 DerHoare-Kalkül..........................................431
17.2.1 Regem des Hoare-Kalküls.............................432
17.2.2 Konsequenzregeln ...................................434
17.2.3 Zuweisungsaxiom....................................434
17.2.4 Sequenzregel........................................437
17.2.5 Alternativregeln.....................................439
17.2.6 Iterationsregel.......................................441
17.3 Übungen..................................................444
Literaturverzeichnis.............................................445
Index..........................................................449
WOLFG
ANDRE
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Objektorientiert mit
JiSSFÉinfuhrû n g^ n diFinfôTiTiïïtikkoTFreTTOTêTtsich ¡rTsbeWdeTTairf di^TCdeWobjektoril
Itierte
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theoretisch begründet,sondern auch mittels UML und Java 2 konkret umgesetzt und intensiv
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JH ..,_„„,._____
m Ende kennt der Leser neben dem klassischen auch den modernen objektorientierten Stoff
|dejjnformatik auf dem Niveau des ersten Studienjahres und beherrscht mit Java zudem eine
iiranwierspmhe, die in der breiten Praxis von Wissenschaft und Wirtschaft vielfältige Aiff
Die Darstellungwird durch ergänzende Kapitel zu wesentlichen mathematischen Grundlagen
1 zur Hardware- und Software-Architektur von Computersystemen abgerundet. Ferner ist!)
er der URL www-sr.informatik.
eingerichtet woiden. Dort sind u.a.F.oliensätze
auch
|
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Inhaltsverzeichnis
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| Exemplar 1 | Nicht ausleihbar Am Standort |
Teilbibliothek Chemie, Lehrbuchsammlung
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|---|---|
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