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Digitale Informationsverarbeitung (Magister) WS 0 1 /0 2

Digitale Informationsverarbeitung (Magister) WS 0 1 /0 2. Prof. Dr. Ralf Der Institut für Informatik Abt. Intelligente Systeme Hauptgebäude, 1. Stock, Zi. 2-53. Organisatorisches. Übungsblatt ca. 2-wöchentlich Aufgaben im Netz Abgabe der Lösungen jeweils 2 Wochen später,

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Digitale Informationsverarbeitung (Magister) WS 0 1 /0 2

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Presentation Transcript

  1. Digitale Informationsverarbeitung(Magister)WS 01/02 Prof. Dr. Ralf Der Institut für Informatik Abt. Intelligente Systeme Hauptgebäude, 1. Stock, Zi. 2-53

  2. Organisatorisches Übungsblatt ca. 2-wöchentlich Aufgaben im Netz Abgabe der Lösungen jeweils 2 Wochen später, 5 Minuten vor der Freitagsvorlesung Regelmäßige Abgabe der Lösungen Zulassungsbedingung zur Klausur! Klausur zum Semesterende Die Klausur gilt als studienbegleitende Prüfungsleistung! Vorlesungsfolien im Netz unter http://www.informatik.uni-leipzig.de/~der/Vorlesungen/divfolien.html

  3. Organisatorisches Übungsleiter: Dipl.-Ing. H.-P. Schötz (Zi 2-49) (Nebenfach) Dipl.-Phys. M. Holicki (Zi 3-44) (Hauptfach) Termine für Übungsgruppen: Mi 17.15 - 18.45 (NF - Schötz; SG 3-03) Do 17.15 - 18.45 (HF – Holicki; SG 3-03)

  4. Gegenstand und Teilgebiete der Informatik. Informatik als Wissenschaft. Algorithmenbegriff und Berechnungsmodelle. Aussagenlogik & Schaltalgebra Rechneraufbau Informationstheoretische Grundlagen. Datencodierung (Fano). Digitale Datendarstellung Formale Sprachen und Grammatiken Syntaxdiagramme. BNF-Notation. Reguläre Sprachen und reguläre Ausdrücke. Die Sprache C. Elemente der imperativen Programmierung. Programmablaufstrukturen Iteration und Rekursion. Variablenbegriff. Unterprogrammtechniken. Sichtbarkeit und Lebensdauervon Variablen. Strukturierte Datentypen und Zeiger. Zeiger und Listen (einfach verkettet) Geschichteder Informatik Inhalt der Vorlesung

  5. Gumm/Sommer, Einführung in die Informatik, Oldenbourg 1998 Aho/Ullmann, Informatik, Thomson 1996 P. Rechenberg, Was ist Informatik?, Hanser Verlag, 19942 Richter/Sander/Stucky, Problem-Algorithmus-Programm, Teubner 1993 Empfohlene Lehrbücher Weitere Lehrbücher: H.-J. Appelrath, J. Ludewig, Skriptum Informatik - eine konventionelle Einführung, Teubner Verlag, 3. Auflage, 1995 F.L. Bauer, G. Goos, Informatik 1, Springer, 1991 F.L. Bauer, G. Goos, Informatik 2, Springer, 1992 Engesser/Claus/Schwill, Informatik Duden, BI 1993 G. Hotz, Einführung in die Informatik, Teubner, 1990 T. Ottman, P. Widmayer, Algorithmen und Datenstrukturen, BI 1990 D. Roller, Informatik Grundlagen. Mit einer Einführung in PASCAL, Springer Lehrbuch, 1996 N. Wirth, Systematisches Programmieren - Eine Einführung, 6. Auflage, Teubner Verlag, 1993

  6. Was ist Informatik? engl: Computer Science (manchmal: Computing Science) Informatik-Duden: Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen, besonders der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Digitalrechnern Studien- und Forschungsführer Informatik: Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen Brockhaus: Wissenschaft, die sich mit der grundsätzlichen Verfahrensweise der Informationsverarbeitung und allg. Methoden der Anwendung solcher Verfahren befaßt Aho/Ullmann: Die Mechanisierung der Abstraktion Keine Angst vor Abstraktion! Sie ersetzt komplexe und detaillierte Situationen der realen Welt durch ein überschaubares Modell, mit dessen Hilfe Probleme gelöst werden können.

  7. Eine Wissenschaft ist bestimmt durch ihren Gegenstand und ihre Methode. Wissenschaft ist jede intersubjektiv überprüfbare Untersuchung von Tatbeständen und die auf ihr beruhende, systematische Beschreibung und Erklärung. Informatik als Wissenschaft Gegenstand: Informationsverarbeitung i.a., speziell Algorithmen Software-Technik Anwendungen Hardware Methode: angemessene Repräsentation und Formalisierung von Information und ihrer Verarbeitung Was ist eine Wissenschaft?

  8. Konzepte der Informatik • Datenmodelle: Abstraktionen, die zur Beschreibung von Problemen verwendet werden.Beispiele sind Logiken, Bäume und Graphen. • Datenstrukturen: Programmiersprachen-Konstrukte zur Darstellung der Datenmodelle. Beispiele sind Arrays, Zeiger, Funktionen, ... . In LISP ist der Baum eine eigene Datenstruktur. • Algorithmen: Verfahren mit denen durch Manipulation von Datenmodellen (oder den assoziierten Datenstrukturen) Lösungen von Problemen erhalten werden können. • Programm: Ein Algorithmus in einer dem Computer verständlichen Form

  9. Algorithmus: Verfahrensvorschrift zur Ermittlung (Berechnung) von gesuchten aus gegebenen Größen unabhängig von Programmiersprache und Rechner Informationsverarbeitung und Problemlösen mit dem Computer Problem Algorithmus Programm Daten Rechner Lösung

  10. Angewandte I. Informationssysteme Künstliche Intelligenz Robotik Texttechnologie Computergraphik Simulation Modellierung Büro-Automation Anwendungen in Wirtschaft,Verwaltung, Medizin, Geistes-, Naturwissenschaften, ... Teilgebiete der Informatik Praktische I. Algorithmen Datenstrukturen Programmiermethoden Programmiersprachen Compiler Datenbanken Betriebssysteme Theoretische I. Berechenbarkeit Automatentheorie Formale Sprachen Komplexitätstheorie Algorithmenanalyse Programmsynthese Technische I. Schaltwerke Prozessoren Mikroprogrammierung Rechnerorganisation Rechnernetze

  11. Technische InformatikKebschull Hochgeschwindigkeitsnetze BildverarbeitungSaupe Computergraphik, Visualisierung Verteilte SystemeIrmscher Offene und mobile Systeme Medizininformatik Löffler, Winter Krankenhausinformationssys., Anwendungen in der Medizin VersicherungsinformatikFähnrich, Koch Anw. im Versicherungswesen Medieninformatik n.n. Neu: Bioinformatik Informatikschwerpunkte in Leipzig • Theoretische InformatikGerber, Herre • Funktionales Programmieren, Deduktion, logisches Prog. • Praktische InformatikRahm, n.n. • Datenbanken, Informations- systeme, Parallelverarbeitung • Autom. SprachverarbeitungHeyer • Texttechnologie, linguistische Informatik, elektronisches Publizieren, • Intelligente SystemeBrewka, Der, Schierwagen Wissensrepräsentation, Inferenz- techniken, Neuroinformatik & Robotik

  12. Abakus Euklidischer Algorithmus Erfindung Dezimalsystem in Indien Leonardo v. Pisa (Fibonacci) verfaßt Einführung in dezimales Rechnen Dezimalsystem mit arabischen Ziffern in Spanien Adam Riese veröffentlicht Rechenbuch im Dezimalsystem Nepersche Rechenstäbe zum Multiplizieren Rechenmaschine von Schickard Addiermaschine mit 8 Rechenstellen von Pascal Rechenmaschine für 4 Grundrechenarten von Leibniz Hahns erste zuverlässig arbeitende mechanische Rechenmaschine Jacquards Webstuhl mit fester Programmsteuerung Babbage entwickelt difference engine, Programmsteuerungsprinzip Erfindung der Lochkarte durch Hollerith Vorgeschichte der Informatik -700 -300 500 1202 1500 1524 1615 1623 1641 1674 1774 1805 1823 1886

  13. Zuse plant programmierbaren Relaisrechner auf Basis des Dualsystems Zuse entwickelt elektromechanischen programmgesteuerten Rechner Z3 Aiken baut Mark I, sequentieller Rechner, Multiplikation: 6 s Mauchly/Eckert entwickeln ENIAC, Röhrentechnologie Edsac von Wilkes, erster Rechner mit gespeichertem Programm Rechner der 1. Generation (IBM 650, USA) Fortran (formula translator), 2. Generation, Transistoren, Ferritspeicher COBOL, ALGOL BASIC 3. Generation, integrierte Schaltungen, Mikroprozessoren, PASCAL Programmiersprache C Modula, Ada, PCs, Rechnernetze, Workstations Laptops, Parallel-Rechner optische Platten, Internet, World Wide Web Geschichte der Informatik: 1934 1941 1944 1946 1949 1954 1957 1960 1962 1971 1973 1980 1986 1990

  14. Idee des Algorithmus Dezimalsystem Rechenmaschine Programmierung programmierbare Rechenmaschine Duales Zahlensystem und binäre Rechenmaschine elektrotechnische/elektronische Realisierung der binären Rechenmaschine Einheitliche Speicherung von Daten und Programm im binären Rechner höhere Programmiersprachen Vernetzung und breite Anwendung (Digitalisierung) Wichtige Innovationen der Informatik:

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