Informatik für Ingenieure: Eine Einführung by Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Merzenich, Prof. Dr.-Ing. Hans

By Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Merzenich, Prof. Dr.-Ing. Hans Christoph Zeidler (auth.)

Die Informatik hat sich in ihrer kurzen Geschichte zu einer selbständigen Ingenieurdisziplin entwickelt und ihre Grundlagen sind mittlerweile für jeden Studenten insbesondere der technischen Fachrichtungen unverzichtbar geworden. Das Buch ist mit seiner ausführlichen artwork der Darstellung nicht nur für Ingenieure, sondern darüber hinaus für einen breiten Leserkreis gedacht und soll eine sichere foundation für das Verständnis der sich rasch ändernden Themenschwerpunkte der Informationstechnik legen. Die Einführung bietet nicht nur eine aktuelle und zusammenfassende Übersicht der Kerngebiete der Informatik als theoretische Grundlage für challenging- und Softwaresysteme, sondern enthält auch viele praktische Programmierbeispiele in der Sprache C++. Nach der Vermittlung der wesentlichen mathematischen Grundbegriffe und Modelle der Informatik werden die important und die objektorientierte Programmierung behandelt. Danach folgen Algorithmen und Datenstrukturen, bevor mit der Darstellung der logischen Schaltungen und Funktionseinheiten die foundation für eine weitergehende Behandlung des Digitalrechners gelegt wird. Ein Ausflug in die Systemsoftware rundet den Stoff ab.

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Nur Zeichenreihen, die mit diesen Regeln in endlich vielen Schritten erzeugt werden konnen, sind Formeln. {J und 'IjJ wieder Formeln sind. Diese eindeutige Zerlegbarkeit ist ftir die spatere Interpretation der Formeln von groBer Bedeutung. Beispiel 3 Zeichenreihen und Formeln der AL: 1. ((a V b) A (a V c)) 2. (((a A ,b) V (a A c)) V (a A -,c)) 3. (((a V b(Ab V ,a)) Alle drei Beispiele sind Zeichenreihen, die mit den verabredeten Zeichen aufgebaut sind. 1 und 2 sind Formeln; aber 3 ist keine Formel.

Wir konnen Mengen miteinander kombinieren, wie das im obigen Beispiel schon gezeigt wurde. Definition 4 Seien A und B zwei Mengen, dann definiert man: 46 2 Mathematische Grundbegriffe 1. AU B = {x I (x E A) V (x E Bn Vereinigung 2. An B = {x I (x E A) /\ (x E Bn Durchschnitt 3. A - B = {x I (x E A) /\ (x ~ Bn Differenz 4. A EI1 B = (A - B) U (B - A) symmetrische Differenz Solche Mengenoperationen (Verkntipfungen von Mengen) werden oft anschaulich geometrisch durch Diagramme (Venn-Diagramme) dargestellt.

Die abstrakte Maschine ist ein Interpreter fUr die Programmiersprache (Abb. 4). Eingabe Interpreter Ausgabe Programm Abb. 4 Interpreter ftir Programme Wenn es aber den Interpreter I fUr die Sprache, die wir gerade betrachten, gar nicht real gibt, wie wird dann ein Programm wirklich ausgeftihrt? 1m nachsten Schritt sttitzen wir uns auf die Existenz eines anderen Interpreters I' ab, der eine ganz andere Sprache interpretiert als unsere hohere Programmiersprache. Dieser Interpreter ist die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, central processing unit) eines realen Rechners.

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