Verfügbarkeit: Grundlagen der Informatik | Technische Universität München

Grundlagen der Informatik:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Herold, Helmut 1956- (VerfasserIn), Lurz, Bruno (VerfasserIn), Wohlrab, Jürgen 1966- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	München [u.a.] Pearson 2012
Ausgabe:	2., aktualisierte Aufl.
Schriftenreihe:	it-Informatik Always learning
Schlagwörter:	Informatik Lehrbuch
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Umfang:	800 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	9783868941111 3868941118

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adam_text	IMAGE 1 INHALTSVERZEICHNIS VORWORT 17 KAPITEL 1 EINLEITUNG 19 1.1 IDEE DIESES BUCHES 20 1.2 BEISPIELE, UEBUNGEN U N D RAETSEL 21 1.3 BEGLEITMATERIAL ZU DIESEM BUCH 22 1.4 DANKSAGUNG 23 1.5 HINWEIS I N EIGENER SACHE 23 TEIL I EINFUEHRUNG IN D I E INFORMATIK 2 5 KAPITEL 2 DIE HISTORIE UND DIE TEILGEBIETE DER INFORMATIK 27 2.1 STREICHHOLZPROBLEME 28 2.2 DER BEGRIFF INFORMATIK 28 2.3 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER INFORMATIK 28 2.3.1 DER ABAKUS 28 2.3.2 DER BEGRIFF ALGORITHMUS U N D IBN MUSA AL-CHWARISMI 31 2.3.3 WICHTIGE STATIONEN VON 1500 BIS 1930 32 2.3.4 KONRAD ZUSE U N D DER ERSTE FUNKTIONSTUECHTIGE COMPUTER 34 2.3.5 HOWARD H. AIKEN U N D DIE MARK 1 36 2.3.6 JOHN VON NEUMANN 36 2.3.7 GENERATIONEN DER ELEKTRONISCHEN DATENVERARBEITUNG 37 2.4 EINORDNUNG U N D EINTEILUNG DER INFORMATIK 4 1 2.4.1 VERSCHIEDENE EINSATZGEBIETE VON COMPUTERN (INFORMATIK) 4 1 2.4.2 DIE TEILGEBIETE DER INFORMATIK 42 2.4.3 DIE INFORMATIK U N D UNSERE ABHAENGIGKEIT VON IHR 45 KAPITEL 3 SPEICHERUNG UND INTERPRETATION V O N INFORMATION 47 3.1 UMFUELLPROBLEME 48 3.2 UNTERSCHIEDLICHE ZAHLENSYSTEME 48 3.2.1 DAS ROEMISCHE ZAHLENSYSTEM 48 3.2.2 POSITIONSSYSTEME 49 3.2.3 POSITIONSSYSTEME BEI NATUERLICHEN ZAHLEN 50 3.2.4 POSITIONSSYSTEME BEI GEBROCHENEN ZAHLEN 55 3.3 DUAL-, OKTAL- U N D HEXADEZIMALSYSTEM 56 3.3.1 DAS DUALSYSTEM U N D DAS BIT I M RECHNER 56 3.3.2 KONVERTIEREN ZWISCHEN DUAL- U N D OKTALSYSTEM 57 3.3.3 KONVERTIEREN ZWISCHEN DUAL- U N D HEXADEZIMALSYSTEM 57 3.4 KONVERTIERUNGSALGORITHMEN 59 HTTP://D-NB.INFO/1023099322 IMAGE 2 3.4.1 KONVERTIEREN VON ANDEREN SYSTEMEN I N DAS DEZIMALSYSTEM 59 3.4.2 KONVERTIEREN VOM DEZIMALSYSTEM I N ANDERE POSITIONSSYSTEME . . . 59 3.4.3 KONVERTIEREN ECHT GEBROCHENER ZAHLEN 60 3.4.4 KONVERTIEREN UNECHT GEBROCHENER ZAHLEN 62 3.5 RECHENOPERATIONEN I M DUALSYSTEM 62 3.5.1 ADDITION 62 3.5.2 SUBTRAKTION U N D DARSTELLUNG NEGATIVER ZAHLEN 63 3.5.3 MULTIPLIKATION U N D DIVISION 67 3.5.4 KONVERTIEREN DURCH SUKZESSIVE MULTIPLIKATION U N D ADDITION 67 3.6 REELLE ZAHLEN 68 3.6.1 FESTPUNKTZAHLEN 68 3.6.2 GLEITPUNKTZAHLEN U N D DAS IEEE-FORMAT 68 3.7 CODES ZUR DARSTELLUNG VON ZEICHEN 71 3.7.1 ASCII-CODE.. . 71 3.7.2 UNICODE 74 3.8 WEITERE CODES FUER ZAHLEN U N D ZEICHEN 75 3.8.1 BCD-CODE FUER ZAHLEN 75 3.8.2 GRAY-CODE 76 3.8.3 BARCODE 77 3.9 DUALE GROESSENANGABEN 77 3.10 DIE GRUNDDATENTYPEN I N DER PROGRAMMIERSPRACHE C/C++ 78 KAPITEL 4 B O O L E S C H E ALGEBRA 81 4.1 ANALYTISCHE RAETSEL (1) 82 4.2 GEORGE BOOLE U N D SEINE ALGEBRA MIT N U R ZWEI WERTEN 82 4.3 OPERATOREN 83 4.4 BOOLESCHE SCHALTUNGEN 85 4.5 BOOLE SCHE RECHENREGELN 85 4.6 FUNKTIONEN 87 KAPITEL 5 HARDWARE-KOMPONENTEN EINES COMPUTERS 91 5.1 ANALYTISCHE RAETSEL (2) 92 5.2 AUFBAU V O N COMPUTERSYSTEMEN 92 5.2.1 ZENTRALEINHEIT U N D PERIPHERIEGERAETE 92 5.2.2 EVA U N D DAS VON-NEUMANN SCHE-RECHNERMODELL 93 5.3 DIE HEUTIGEN PERSONAL COMPUTER (PCS) 95 5.4 DIE ZENTRALEINHEIT 95 5.4.1 DER PROZESSOR 97 5.4.2 DER ARBEITSSPEICHER 107 5.4.3 ROMS ZUR SPEICHERUNG VON PROGRAMMEN U N D KONSTANTEN DATEN . 109 5.4.4 DAS BIOS 111 5.4.5 BUSSE U N D SCHNITTSTELLEN (ANSCHLUESSE) 111 5.5 DIE PERIPHERIE 118 5.5.1 MASSENSPEICHER 118 IMAGE 3 5.5.2 EINGABEGERAETE 123 5.5.3 AUSGABEGERAETE 125 5.6 MODELL EINES EINFACHEN PROZESSORSYSTEMS 128 5.7 ALTERNATIVE RECHNERARCHITEKTUREN (NEURONALE NETZE) 133 KAPITEL 6 VOM PROGRAMM ZUM MASCHINENPROGRAMM 135 6.1 C B ) ANALYTISCHE RAETSEL (3) 136 6.2 ENTWICKLUNG EINES PROGRAMMS 136 6.3 PROGRAMMIERWERKZEUGE 137 6.3.1 UNTERSCHIEDLICHE ARTEN DER UEBERSETZUNG 137 6.3.2 DER COMPILER 138 6.3.3 DER LINKER 139 6.3.4 DER LADER (UND LOCATOR) 141 6.3.5 DER DEBUGGER 142 TEIL II PRAKTISCHE INFORMATIK 1 4 5 KAPITEL 7 PROGRAMMIERSPRACHEN 147 7.1 ANALYTISCHE RAETSEL (4) 148 7.2 HOEHERE PROGRAMMIERSPRACHEN 148 7.3 GRUNDLAGEN DER PROGRAMMIERUNG 151 7.3.1 SPEZIFIKATION EINER AUFGABENSTELLUNG 151 7.3.2 DER BEGRIFF ALGORITHMUS 152 7.3.3 FORMULIERUNG U N D DARSTELLUNG EINES ALGORITHMUS 152 7.3.4 PROGRAMM = DATEN + ALGORITHMUS 154 7.4 DATENTYPEN U N D OPERATOREN I N C/C++ U N D JAVA 160 7.4.1 DATENTYPEN U N D KONSTANTEN 160 7.4.2 BEZEICHNER 162 7.4.3 GRUNDLEGENDE OPERATOREN 162 7.4.4 DIE LOGISCHEN OPERATOREN &&, \|\| U N D ! 163 7.4.5 DIE SHIFT-OPERATOREN U N D 163 7.4.6 DIE POSTFIX- U N D PRAEFIXOPERATOREN + + U N D - 164 7.4.7 DIE BIT-OPERATOREN &, \|, A U N D ~ 165 7.4.8 PRIORITAETEN U N D ASSOZIATIVITAETEN DER OPERATOREN 166 7.5 FORMULIERUNG V O N ALGORITHMEN I N C/C++ U N D JAVA 168 7.5.1 SEQUENZ 168 7.5.2 VERZWEIGUNGEN MIT IF 168 7.5.3 VERZWEIGUNGEN MIT SWITCH 174 7.5.4 FOR-SCHLEIFE (SCHLEIFE M I T DER ABFRAGE A M ANFANG) 175 7.5.5 WHILE-SCHLEIFE (SCHLEIFE MIT DER ABFRAGE A M ANFANG) 182 7.5.6 DO... WHILE-SCHLEIFE (SCHLEIFE MIT DER ABFRAGE A M ENDE) 185 7.5.7 ABBRUCH VON SCHLEIFEN MIT BREAK 186 7.5.8 ABBRUCH EINES EINZELNEN SCHLEIFENDURCHLAUFS MIT CONTINUE 188 7.5.9 ABBRUCH MEHRERER GESCHACHTELTER SCHLEIFEN M I T GOTO 188 IMAGE 4 7.5.10 PROGRAMMABBRUCH MIT EXIT 189 7.5.11 ALLGEMEINES ZU FUNKTIONEN BZW. METHODEN 189 7.5.12 REKURSIVE FUNKTIONEN BZW. REKURSIVE METHODEN 199 7.5.13 ARRAYS 208 7.5.14 STRINGS 213 7.5.15 ZUFALLSZAHLEN 216 7.5.16 ARGUMENTE AUF DER KOMMANDOZEILE 218 7.5.17 AUSNAHMEN (EXCEPTIONS) I N JAVA 219 7.5.18 DATEIEN 220 7.5.19 STRUKTUREN I N C/C++ 229 7.6 OBJEKTORIENTIERTE PROGRAMMIERUNG MIT JAVA 231 7.6.1 MEILENSTEINE I N DER SOFTWAREENTWICKLUNG 231 7.6.2 EINFUEHRUNG I N DIE OBJEKTORIENTIERUNG 239 7.6.3 KLASSEN U N D OBJEKTE 246 7.6.4 KONSTRUKTOREN 252 7.6.5 VERERBUNG U N D POLYMORPHISMUS 253 7.6.6 GUI-PROGRAMMIERUNG I N JAVA 262 7.7 PORTABLE GUI-PROGRAMMIERUNG MIT QT 274 7.7.1 ALLGEMEINES ZU QT 274 7.7.2 GRUNDLEGENDE KONZEPTE U N D KONSTRUKTE VON QT : 276 7.7.3 DAS SIGNAL-SLOT-KONZEPT VON QT 279 7.8 PROGRAMMIERUNG PARALLELER ABLAEUFE (PARALLEL-PROGRAMMIERUNG) 287 7.8.1 KONZEPTE U N D HW-ARCHITEKTUREN FUER PARALLELE ABLAEUFE 288 7.8.2 SW-KONZEPTE U N D ERSTELLUNG PARALLELER PROGRAMME 290 7.8.3 PARALLELE PROGRAMMIERUNG MIT THREADS 293 7.8.4 PARALLELE PROGRAMMIERUNG M I T OPENMP 299 7.8.5 BESONDERE PROBLEME BEI PARALLELER BEARBEITUNG 309 7.8.6 AUSBLICK 317 7.9 FUNKTIONALE PROGRAMMIERUNG (SCALA, F#) 320 KAPITEL 8 DATENSTRUKTUREN UND ALGORITHMEN 323 8.1 ANALYTISCHE RAETSEL (5) 324 8.2 GRUNDLEGENDE DATENSTRUKTUREN 325 8.2.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN VON DATEN 325 8.2.2 BASIS-DATENTYPEN 325 8.2.3 DATENSTRUKTUR = DATEN + OPERATIONEN 325 8.2.4 VERKETTETE LISTEN 326 8.2.5 STACK (STAPEL) 339 8.2.6 QUEUE (WARTESCHLANGE) 347 8.3 BAEUME 352 8.3.1 GRUNDLEGENDES ZU BAEUMEN 352 8.3.2 BINAERE BAEUME 354 8.3.3 BAUMREKURSION BEI BAEUMEN M I T MEHR ALS ZWEI ZWEIGEN 369 8.4 KOMPLEXITAET VON ALGORITHMEN U N D O-NOTATION 380 8.4.1 ZEITAUFWAND 380 8.4.2 SPEICHERPLATZBEDARF 383 IMAGE 5 8.4.3 KLASSIFIKATION V O N ALGORITHMEN 384 8.4.4 DIE O-NOTATION 386 8.4.5 WAHL EINES ALGORITHMUS 391 8.4.6 EINFACHE OPTIMIERUNGEN BEI DER IMPLEMENTIERUNG 393 8.5 ELEMENTARE SORTIERALGORITHMEN 396 8.5.1 GRUNDSAETZLICHES ZU SORTIERALGORITHMEN 396 8.5.2 BUBBLE-SORT 397 8.5.3 INSERT-SORT 399 8.5.4 SELECT-SORT 400 8.5.5 ZEITMESSUNGEN FUER BUBBLE-, INSERT-UND SELECT-SORT 401 8.5.6 DISTRIBUTION COUNT-SORT (BUCKET-SORT) 402 8.6 SHELL-SORT 405 8.7 QUICKSORT 407 8.8 MERGESORT 409 8.8.1 REKURSIVER MERGESORT FUER ARRAYS 409 8.8.2 NICHT-REKURSIVER MERGESORT FUER ARRAYS 411 8.8.3 ANALYSE DES MERGESORT 412 8.8.4 MISCHEN VON ZWEI SORTIERTEN ARRAYS 412 8.9 BACKTRACKING 413 8.9.1 FINDEN I N EINEM LABYRINTH 413 8.9.2 DAS ACHTDAMEN-PROBLEM 415 8.9.3 REKURSIVES FUELLEN VON FIGUREN 417 8.9.4 SUDOKU 417 8.9.5 BRANCH-AND-BOUND-VERFAHREN 418 KAPITEL 9 BETRIEBSSYSTEME 419 9.1 UEBERQUERUNG EINER HAENGEBRUECKE 420 9.2 DER BEGRIFF BETRIEBSSYSTEM 420 9.3 DIE GESCHICHTE VON BETRIEBSSYSTEMEN 420 9.4 GRUNDAUFGABEN VON BETRIEBSSYSTEMEN 423 9.5 AUFBAU U N D DIENSTE VON BETRIEBSSYSTEMEN 424 9.5.1 SCHICHTENAUFBAU 425 9.5.2 PROZESSE, THREADS, SCHEDULING 426 9.5.3 SYNCHRONISATIONS-MECHANISMEN 429 9.5.4 ZEITDIENSTE (TIMER) 432 9.5.5 SPEICHERVERWALTUNG 434 9.5.6 DATEIVERWALTUNG U N D DATEISYSTEME 435 9.5.7 GERAETEVERWALTUNG U N D TREIBER 438 9.5.8 BENUTZERSCHNITTSTELLE (KOMMANDOZEILE BZW. GUI) 440 9.5.9 PROGRAMMIERSCHNITTSTELLE (API) 442 9.6 BESONDERHEITEN BEI EMBEDDED SYSTEMEN 445 KAPITEL 10 RECHNERNETZE UND DAS INTERNET 449 10.1 SYNTHETISCHE RAETSEL (1) 450 10.2 GRUNDLAGEN DER VERNETZUNG V O N RECHNERN 450 10.3 DAS ISO/OSI-MODELL U N D INTERNET-PROTOKOLLE 451 IMAGE 6 10.4 INTERNET-PROTOKOLLE I N RECHNERNETZEN 453 10.4.1 GRUNDBEGRIFFE ZU TCP/IP-NETZEN 453 10.4.2 TCP/IP-PROTOKOLLE 456 10.5 HUBS, SWITCHES, ROUTER U N D GATEWAYS 461 10.6 GRUNDLAGEN DER SOCKET-PROGRAMMIERUNG 461 10.7 VERTEILTE ANWENDUNGEN 461 10.8 DAS WORLD WIDE WEB (WWW) 463 10.8.1 WICHTIGE KOMPONENTEN U N D KONZEPTE DES WWW 463 10.8.2 KURZE EINFUEHRUNG I N HTML 465 10.8.3 CASCADING STYLE SHEETS (CSS) 478 10.8.4 EINE KURZE EINFUEHRUNG I N XML 480 10.8.5 XHTML - DAS NEUE, XML-BASIERTE HTML 483 10.8.6 WEB-PROGRAMMIERUNG 483 10.9 GEFAHREN DURCH SOFTWARE 490 10.9.1 ARTEN VON SCHADSOFTWARE 490 10.9.2 PUFFERUEBERLAEUFE (BUFFER OVERFLOWS) 493 KAPITEL 11 DATENBANKSYSTEME 501 11.1 SYNTHETISCHE RAETSEL (2) 502 11.2 GRUNDLEGENDES Z U DATENBANKSYSTEMEN 502 11.2.1 AUFGABEN EINER DATENBANK 502 11.2.2 VORTEILE VON DATENBANKEN 503 11.2.3 DATENUNABHAENGIGKEIT 504 11.3 DATENMODELLE 505 11.3.1 DAS ENTITY-RELATIONSHIP-MODELL 505 11.3.2 DAS RELATIONALE DATENMODELL 506 11.3.3 DIE RELATIONALE ALGEBRA 508 11.4 DIE DATENBANKSPRACHE SQL : 509 11.4.1 DATENDEFINITION 510 11.4.2 EINFUEGEN, AENDERN U N D LOESCHEN VON DATENSAETZEN 511 11.4.3 ANFRAGEN MIT SELECT 512 KAPITEL 12 SOFTWARE ENGINEERING 515 12.1 SYNTHETISCHE RAETSEL (3) . 516 12.2 DIE SOFTWARE-KRISE 516 12.3 EINE GEEIGNETE SOFTWARE-ARCHITEKTUR 518 12.4 UML-DIAGRAMME FUER DIE MODELLIERUNG 518 12.4.1 STATISCHE MODELLIERUNG I N UML 519 12.4.2 DYNAMISCHE MODELLIERUNG I N UML 521 12.5 MODELLIERUNGSMOEGLICHKEITEN FUER DIE SOFTWARE 523 12.6 NOTWENDIGKEIT V O N PROZESSEN 523 12.7 DER WICHTIGE PROZESS REQUIREMENT ENGINEERING 524 12.7.1 DAS UML-ANWENDUNGSFALLDIAGRAMM (USE CASE DIAGRAM) 525 12.7.2 DAS UML-AKTIVITAETSDIAGRAMM 526 12.7.3 GENAUE KLAERUNG DER KUNDENANFORDERUNGEN 528 IMAGE 7 12.8 PROZESSMODELLE 529 12.8.1 SCHWER- U N D LEICHTGEWICHTIGE PROZESSMODELLE 529 12.8.2 DAS WASSERFALL-MODELL 529 12.8.3 DAS V-MODELL 531 12.8.4 INKREMENTELLE U N D ITERATIVE PROZESSMODELLE 532 12.8.5 AGILES VORGEHEN MIT EXTREME PROGRAMMING (XP) 534 12.9 QUALITAET EINES SOFTWARE-PRODUKTES AUS KUNDENSICHT 536 TEIL III TECHNISCHE INFORMATIK 5 3 9 KAPITEL 13 TRANSISTOREN, CHIPS UND LOGISCHE BAUSTEINE 541 13.1 SYNTHETISCHE RAETSEL (4) 542 13.2 TRANSISTOREN 542 13.2.1 FUNKTIONSWEISE U N D AUFBAU V O N TRANSISTOREN 542 13.2.2 REALISIERUNG BOOLESCHER FUNKTIONEN M I T TRANSISTOREN 544 13.3 CHIPS 545 13.3.1 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG 545 13.3.2 HERSTELLUNGSPROZESS 546 13.4 LOGISCHE BAUSTEINE 547 13.4.1 GATTER 547 13.4.2 DECODER 548 13.4.3 ENCODER 549 13.4.4 MULTIPLEXER (SELEKTOR) 549 13.4.5 DEMULTIPLEXER 552 KAPITEL 14 SCHALTNETZE 555 14.1 EIN DIALEKTISCHES RAETSEL 556 14.2 NORMALFORMEN VON SCHALTFUNKTIONEN 556 14.2.1 DISJUNKTIVE NORMALFORM (DNF) 556 14.2.2 KONJUNKTIVE NORMALFORM (KNF) 557 14.2.3 ALLGEMEINES VERFAHREN BEIM ERSTELLEN EINER SCHALTUNG 558 14.2.4 SCHALTKREISREALISIERUNG DURCH PLAS 559 14.3 ENTWURF V O N SCHALTNETZEN 562 14.4 MINIMIERUNG LOGISCHER AUSDRUECKE 563 14.4.1 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMME (KV-DIAGRAMME) 563 14.4.2 DON T CARE ARGUMENTE 567 14.4.3 QUINE-MCCLUSKEY-VERFAHREN 570 14.5 ADDIERNETZE 576 14.5.1 PARALLELADDIERER 576 14.5.2 PARALLELADDIERER UND-SUBTRAHIERER 578 14.5.3 CARRY-SELECT-ADDIERNETZE 579 14.5.4 CARRY-SAVE-ADDIERNETZE 581 14.5.5 MULTIPLIZIERER 582 14.6 PRINZIPIELLER AUFBAU EINER ALU 584 IMAGE 8 KAPITEL 15 SCHALTWERKE 587 15.1 WALDLAUF, SCHNAPSGLAESER U N D MEHR 588 15.2 SYNCHRONE U N D ASYNCHRONE SCHALTWERKE 589 15.3 SCHALTUNGEN MIT DELAYS 590 15.3.1 4-BIT-RINGZAEHLER ALS SYNCHRONES SCHALTWERK 590 15.3.2 DELAYS 591 15.3.3 REALISIERUNG V O N DELAYS MIT FLIPFLOPS 593 15.4 ZAEHLER U N D FREQUENZTEILER 601 15.4.1 SYNCHRONER 4-BIT-RINGZAEHLER MIT JK-FLIPFLOPS 601 15.4.2 ASYNCHRONER 4-BIT-RINGZAEHLER MIT T-FLIPFLOPS 603 15.4.3 SYNCHRONER BCD-ZAEHLER (MOD-10) MIT T-FLIPFLOPS 604 15.4.4 ASYNCHRONER BCD-ZAEHLER (MOD-10) MIT JK-FLIPFLOPS 604 15.5 SCHIEBEREGISTER 605 15.6 ENTWURF SYNCHRONER SCHALTWERKE MITTELS AUTOMATEN 607 15.6.1 KURZE EINFUEHRUNG I N DIE AUTOMATENTHEORIE 607 15.6.2 ENTWURF VON SCHALTWERKEN MIT MOORE- U N D MEALY-AUTOMATEN . . . 610 KAPITEL 16 PROZESSORARCHITEKTUREN, SPEICHER UND CACHES 621 16.1 SCHACHBRETT-QUADRATE, FLICKENMUSTER, KREUZFORMFIRMA 622 16.2 CISC U N D RISC 623 16.3 PIPELINING (FLIESSBANDVERARBEITUNG) 625 16.3.1 UNTERSCHIEDLICHE PHASEN BEIM PIPELINING 625 16.3.2 GESCHWINDIGKEITSGEWINN BEIM PIPELINING 627 16.3.3 HAZARDS BEIM PIPELINING 629 16.4 SPEICHER FUER PROZESSOREN 632 16.5 CACHES 635 16.5.1 DAS LOKALITAETSPRINZIP U N D DER CACHE-CONTROLLER 636 16.5.2 DER LESEZUGRIFF 637 16.5.3 VOLLASSOZIATIVE U N D DIREKTABGEBILDETE CACHES 639 16.5.4 DER SCHREIBZUGRIFF 642 16.6 VIRTUELLER SPEICHER 644 16.6.1 PAGING 645 16.6.2 SEGMENTIERUNG 647 TEIL IV THEORETISCHE INFORMATIK 6 4 9 KAPITEL 17 AUTOMATENTHEORIE UND FORMALE SPRACHEN 651 17.1 WEG DURCH EIN LABYRINTH U N D U M DIE ECKE GEDACHT 652 17.2 LEXIKALISCHE U N D SYNTAKTISCHE ANALYSE 652 17.3 REGULAERE SPRACHEN U N D ENDLICHE AUTOMATEN 654 17.3.1 ALPHABET, WORT U N D SPRACHE 654 17.3.2 REGULAERE AUSDRUECKE 655 17.3.3 ENDLICHE AUTOMATEN U N D REGULAERE SPRACHEN 657 IMAGE 9 17.3.4 REALISIERUNG ENDLICHER AUTOMATEN 659 17.3.5 LEX - EIN WERKZEUG FUER DIE LEXIKALISCHE ANALYSE 660 17.4 KONTEXTFREIE SPRACHEN U N D KELLERAUTOMATEN 664 17.4.1 KONTEXTFREIE GRAMMATIKEN 664 17.4.2 KELLERAUTOMATEN 667 17.4.3 YACC - EIN WERKZEUG FUER DIE SYNTAXANALYSE 670 17.4.4 LEX U N D YACC I M ZUSAMMENSPIEL 674 17.4.5 REKURSION BEI DER SYNTAXANALYSE 675 17.5 DIE UNTERSCHIEDLICHEN PHASEN EINES COMPILERS 675 KAPITEL 18 BERECHENBARKEITSTHEORIE 679 18.1 KNEIPEN, EI, STEHEN GEBLIEBENE UHR U N D ALTER 680 18.2 BERECHENBARE FUNKTIONEN 681 18.3 NICHT BERECHENBARE FUNKTIONEN 682 18.3.1 DAS DIAGONALVERFAHREN VON CANTOR 682 18.3.2 NICHT DURCH EINEN ALGORITHMUS BERECHENBARE FUNKTIONEN 683 18.3.3 DIE CHURCH SCHE ALGORITHMUS-DEFINITION 683 18.4 BERECHENBARKEITSKONZEPTE 684 18.4.1 TURINGMASCHINEN 684 18.4.2 TURING-BERECHENBARE FUNKTIONEN 687 18.4.3 REGISTERMASCHINEN 687 18.4.4 GOTO- U N D WHILE-PROGRAMME 688 18.4.5 LOOP-PROGRAMME (FOR-PROGRAMME) 690 18.4.6 PRIMITIVE REKURSION 691 18.4.7 YI-REKURSION 694 18.4.8 DIE ACKERMANN-FUNKTION 695 18.4.9 DIE CHURCH SCHE THESE U N D DIE CHOMSKY-HIERARCHIE 697 18.5 PRINZIPIELL UNLOESBARE PROBLEME 698 18.5.1 ENTSCHEIDBARE MENGEN 698 18.5.2 SEMI-ENTSCHEIDBARE MENGEN (GAME OF LIFE U N D HALTEPROBLEM) .. 699 18.5.3 UNBERECHENBARKEIT (FLEISSIGER BIBER) 703 KAPITEL 19 KOMPLEXITAETSTHEORIE 707 19.1 FALSCHE UHRZEIT, KALENDERRECHNEN U N D MEHR 708 19.2 DIE KLASSE P FUER PRAKTISCH LOESBARE PROBLEME 708 19.3 NICHTDETERMINISMUS U N D DIE KLASSE NP 709 19.3.1 DAS SAT-PROBLEM ALS ERSTES NP-PROBLEM 709 19.3.2 REDUZIERUNG AUF JA/NEIN-PROBLEME MIT ZUGEHOERIGEN SPRACHEN . . . 710 19.3.3 NICHTDETERMINISMUS 710 19.3.4 DIE KLASSE NP 711 19.4 DER SATZ VON COOK U N D NP-VOLLSTAENDIGKEIT 713 19.4.1 DAS DREIFARBENPROBLEM ALS SPEZIALFALL DES SAT-PROBLEMS 713 19.4.2 NP-VOLLSTAENDIGKEIT 714 19.4.3 P = NP? 715 19.4.4 DAS 3SAT-PROBLEM 715 IMAGE 10 19.4.5 DAS CLIQUENPROBLEM 716 19.4.6 DAS RUCKSACK-UND TEILSUMMEN-PROBLEM 718 19.4.7 DAS HAMILTON-PROBLEM 723 19.4.8 DAS PROBLEM DES HANDLUNGSREISENDEN 723 19.4.9 HIERARCHIE DER NP-VOLLSTAENDIGEN PROBLEME 726 19.5 APPROXIMATIONSALGORITHMEN 726 TEIL V CODES, KOMPRESSION, KRYPTOGRAFIE 731 KAPITEL 20 FEHLERTOLERANTE CODES 733 20.1 A U F DER DEMO MIT BRUDER U N D SCHWESTER 734 20.2 MOTIVATION FUER FEHLERTOLERANTE CODES 734 20.3 K AUS N -CODES 734 20.4 DER HAMMINGABSTAND EINES CODES 735 20.5 EINDIMENSIONALE PARITY-PRUEFUNG 737 20.6 ZWEIDIMENSIONALE PARITY-PRUEFUNG 738 20.7 HAMMING-CODES 743 20.8 CRC-KODIERUNG 745 KAPITEL 21 DATENKOMPRESSION 749 21.1 TIERSEUCHE 750 21.2 VERLUSTBEHAFTETE U N D VERLUSTLOSE KOMPRESSION 750 21.3 CODES MIT VARIABEL LANGEN CODEWOERTERN 750 21.4 FANO-BEDINGUNG FUER DEKODIERBARKEIT EINES CODES 751 21.5 LAUFLAENGENKODIERUNG ( RUN-LENGTH ENCODING ) 752 21.6 SHANNON-FANO-KODIERUNG 753 21.7 HUFFMAN-KODIERUNG 753 21.8 ARITHMETISCHE KODIERUNG 757 21.9 LEMPEL-ZIV-KODIERUNGEN 760 21.9.1 DER LZ77-ALGORITHMUS 762 21.9.2 DER LZSS-ALGORITHMUS 763 21.9.3 DER LZ78-ALGORITHMUS 764 21.9.4 DER LZW-ALGORITHMUS 765 21.9.5 VARIANTEN DER LEMPEL-ZIV-KODIERUNG 769 KAPITEL 22 KRYPTOGRAFIE 771 22.1 WEINFLASCHE U N D ERBEN VON WEINFAESSERN 772 22.2 ALLGEMEINES ZU KRYPTOSYSTEMEN 772 22.3 EINFACHE VERSCHLUESSELUNGSMETHODEN 772 22.3.1 CAESAR-CHIFFRE 772 22.3.2 CHIFFRE MIT EIGENER ZUORDNUNGSTABELLE 773 22.4 VIGENERE-VERSCHLUESSELUNGSMETHODEN 773 IMAGE 11 22.5 VERSCHLUESSELUNG MITTELS ZUFALLSFOLGEN 774 22.6 KRYPTOSYSTEME M I T OEFFENTLICHEN SCHLUESSELN 776 22.6.1 EIGENSCHAFTEN VON PUBLIC-KEY-SYSTEMEN 776 22.6.2 DER SATZ VON EULER 777 22.6.3 SCHLUESSELERZEUGUNG BEIM RSA-ALGORITHMUS 778 22.6.4 VER-UND ENTSCHLUESSELUNG MIT DEM RSA-ALGORITHMUS 780 WEITERFUEHRENDE LITERATUR 783 SACHREGISTER 789
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