[set Grundlagen Der Informatik, Vol 1-3]

Der erste Band der Informatik erkl rt die grundlegenden Konzepte: Programmierung, Algorithmen und Datenstrukturen. Nach einer Einf hrung zum Aufbau von Rechnersystemen und zur Darstellung von Informationen folgt ein Einstieg in die Programmierung mit der Sprache Python. Dabei werden grunds tzliche Prinzipien von Programmiersprachen erl utert, darunter Schleifen, Rekursion, imperative, funktionale und objektorientierte Programmierkonzepte. Einige konkrete Projekte werden in Python realisiert, so etwa zur Datenbeschaffung im Internet und deren Aufbereitung oder zum Umgang mit diversen Sensoren und zur Steuerung externer Ger te mit dem Raspberry-Pi. Dem Objektorientierten Programmieren und insbesondere der Programmiersprache Java ist ein eigenes Kapitel gewidmet. Diese Sprache und ihre Infrastruktur unterst tzen besonders die professionelle Entwicklung gro er Projekte. Auch die neuesten Konzepte von Java (Lambdas, Str me und Funktionale) werden anschaulich erl utert. Das letzte Kapitel behandelt klassische Algorithmen und Datenstrukturen: Such- und Sortieralgorithmen, Listen, B ume, Graphen, Maps, und diverse andere Datentypen zum effi zienten Speichern, Wiederauffi nden und Transformieren von Daten. Diese werden mit ihren Vor- und Nachteilen und anhand von Java-Programmen dargestellt.



Der zweite Band ist technischen Themen gewidmet - insbesondere der Rechnerarchitektur, Betriebssystemen, Rechnernetzen und speziell dem Internet. Das Ziel des ersten Kapitels ist es, ein grunds tzliches Verst ndnis f r den Aufbau eines Computers zu vermitteln, angefangen bei den Transistoren, den damit realisierten logischen Schaltkreisen, den Speichergliedern bis zur CPU, dem "Herz" des Computers, und den Maschinenprogrammen, die diese Technik zum Leben erwecken. Im folgenden Kapitel werden die grunds tzlichen Aufgaben von Betriebssystemen erl utert. Rechner sind heute fast immer mit einem Netzwerk verbunden. Das Konzept einer dezentralen Rechnerversorgung mit Servern, die die Rolle eines zentralen Datei-Verwalters bernehmen wird im dritten Kapitel behandelt. Ein n chster naheliegender Schritt besteht darin, verschiedene Netze untereinander zu verbinden. So entstand auch das Internet: dieses Thema wird im vierten und letzten Kapitel dieses Buches ausf hrlich behandelt. Grundlage der Kommunikation im Internet sind die TCP/IP Protokolle. Auf diesen baut das WorldWideWeb auf, das die Infrastruktur f r das heutige Internet mit seinen vielf ltigen Diensten wie z. B. EMail, ftp, Internet Telephonie, etc. bereitstellt. Die Grundlagen der Gestaltung und Programmierung von Web Dokumenten mit HTML5 und JavaScript sowie die universelle Datenaustauschsprache XML und deren M glichkeiten sind ein wichtiger Teil dieses Kapitels, das mit einem kurzen Abriss sozialer Netzwerke endet.



Der dritte und letzte Band der Buchreihe Informatik ist der Theoretischen Informatik gewidmet. Nach einer allgemeinen Diskussion formaler Sprachen, deren Beschreibungen und Grenzf llen der Erkennbarkeit werden die regul ren Sprachen behandelt, welche in der lexikalischen Defi nition von Programmiersprachen ihre wichtigste Anwendung finden sowie die kontextfreien Sprachen, mit denen man die Syntax von Programmiersprachen definiert. Aus theoretischer Sicht befriedigend ist die eindeutige Entsprechung zwischen Sprachbeschreibung und Spracherkennung - den regul ren Sprachen entsprechen die endlichen Automaten und den kontextfreien Sprachen die Stackmaschinen. Weitere Stufen der Chomsky-Hierarchie werden nur kurz behandelt, da sie in der Praxis von geringerer Bedeutung sind. Stattdessen zeigt ein eigenes Kapitel zum Thema Compilerbau weitere Techniken auf, die aus einer Sprachbeschreibung einen Parser, also das komplette front-end eines Compilers, entstehen lassen. Der Begriff des Algorithmus wird anhand verschiedener Maschinenmodelle erkl rt und best tigt wird auch die Churchsche These, dass jede vern nftige Defi nition von Berechenbarkeit auf die gleiche Klasse von Funktionen f hrt. Die Grenzen des algorithmisch Machbaren werden anhand des Halteproblems und des Satzes von Rice klar abgesteckt. Das abschlie ende Kapitel zur Komplexit tstheorie erkundet unter den l sbaren Problemen die Grenze zwischen denen, die mit einem vertretbaren (polynomiellen) Aufwand l sbar sind und solchen, deren L sung nicht wesentlich effi zienter ist, als ein systematisches Ausprobieren von L sungskandidaten. Dieses Kapitel f hrt den Leser zu dem bekanntesten noch ungel sten Problem der Theoretischen Informatik: P = NP?

Das Buch richtet sich an alle Einsteiger, die sich ernsthaft mit Informatik besch ftigen wollen, sei es zum Selbststudium oder zur Begleitung von Vorlesungen.

Prof. Dr. Heinz-Peter Gumm

ist Professor f r Theoretische Informatik in Marburg. Nach dem Studium in Darmstadt und Winnipeg (Kanada) von 1970 bis 1975 und der Habilitation 1981 folgten Professuren in Hawaii, Kalifornien und New York. Seine Forschungsgebiete sind Formale Methoden, Allgemeine Algebren und Coalgebren.

Prof. Dr. Manfred Sommer

ist emeritierter Professor f r Praktische Informatik in Marburg. Nach dem Studium in G ttingen und M nchen von 1964 bis 1969, war er Assistent am ersten Informatik-Institut in Deutschland an der TU M nchen. Es folgten zehn Jahre bei Siemens in M nchen und von 1984 bis 2014 war er Informatik-Professor in Marburg.