Einführung in die Informatik: Digitale Informationsverarbeitung WS 99/00 Prof. Dr. Gerhard Heyer Institut für Informatik Abt. Automatische Sprachverarbeitung Hauptgebäude, 1. Stock, Zi. 1-52 Vorlesung basierend u.a. auf: H.-J. Appelrath, J. Ludewig, Skriptum Informatik, Teubner, 1995 (Dank an die Autoren für Bereitstellung von Abbildungen) Skriptum Prof. Gerber, Foliensammlung Prof. Rahm und Prof. Brewka

Organisatorisches Klausur für Übungsschein (Anfang Januar) Übungsblatt wöchentlich (ab 20.10.), von Mitte November an nur im Netz Abgabe der Lösungen jeweils 1 Woche später, 5 Minuten vor der Mittwochsvorlesung (erste Abgabe 27.10.) Regelmäßige Abgabe der Lösungen Zulassungsbedingung zu Klausuren! Klausur für Übungsschein (Anfang Januar) Prüfungsklausur nach Semesterende (Mitte Februar) Achtung: Note geht in Vordiplom ein! Vorlesungsfolien ... werden ins Netz gestellt (Lernserver), 1. Hälfte ab Mitte Dez., 2. Hälfte ab Mitte Jan.

Organisatorisches Übungsleiter: Dr. Gräbe (Zi 2-51), Dr.Hartwig (Zi 3-52), Dr.Sosna (Zi 3-04), Fr.Dr.Meiler (Zi 1-31) Termine für Übungsgruppen Mo 9.15-10.45 (Gräbe; SG 3-05) Di 9.15-10.45 (Meiler, vorzugsweise Mathematiker; SG 3-11) Mi 7.30-9.00 (Sosna; SG 3-09) Do 11.15-12.45 (Gräbe; SG 3-09) Do 13.15-14.45 (Gräbe, vorzugsweise Mathematiker; SG 3-03) Do 11.15-12.45 (Hartwig; SG 3-11) Do 13.15-14.45 (Sosna; H1)) Fr 9.15-10.45 (Hartwig; SG 3-07) Verbindliche Einschreibung für Übungsgruppen: 18.10. - 20.10.99 in Zi HG 1-52 (Fr.Schildt), 8.00 - 15.30

Inhalt der Vorlesung Geschichte, Gegenstand und Teilgebiete der Informatik Algorithmenbegriff und Berechnungsmodelle Logische und Informationstheoretische Grundlagen Rechneraufbau Digitale Datendarstellung Grundlagen imperativer Programmierung (am Beispiel PASCAL) Grundlagen objektorientierter Programmierung Semantik von Programmiersprachen, Programmverifikation Grundlagen des Software-Engineerings Datenmodellierung und objektorientierte Analyse Weitere Programmierparadigmen (logische und funktionale Programmierung) Aktueller Vorlesungs- und Übungsplan auf dem LERNSERVER!

Empfohlene Lehrbücher P. Rechenberg, Was ist Informatik?, Hanser Verlag, 19942 Richter/Sander/Stucky, Problem-Algorithmus-Programm, Teubner 1993 H.Balzert, Lehrbuch der Software-Technik, Spektrum 1996 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

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

Was ist eine Wissenschaft? 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.

Was ist eine Wissenschaft? 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

Informationsverarbeitung und Problemlösen mit dem Computer Algorithmus Programm Daten Rechner Lösung Algorithmus: Verfahrensvorschrift zur Berechnung von gesuchten aus gegebenen Größen unabhängig von Programmiersprache und Rechner

Vorgeschichte der Informatik -700 -300 500 1202 1500 1524 1615 1623 1641 1674 1774 1805 1823 1886 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

Geschichte der Informatik: 1934 1941 1944 1946 1949 1954 1957 1960 1962 1971 1973 1980 1986 1990 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

Wichtige Innovationen der Informatik: 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)

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

Informatikschwerpunkte in Leipzig Theoretische Informatik Gerber, Herre funktionales Programmieren, Deduktion, logisches Prog. Praktische Informatik Rahm, Rünger Datenbanken, Informations- systeme, Parallelverarbeitung Autom. Sprachverarbeitung Heyer Texttechnologie, linguistische Informatik, elektronisches Publizieren, Intelligente Systeme Brewka, Schierwagen, Der Wissensrepräsentation, Inferenz- techniken, Neuronale Netze Technische Informatik Kebschull Hochgeschwindigkeitsnetze Bildverarbeitung Saupe Computergraphik, Visualisierung Verteilte Systeme Irmscher Offene und mobile Systeme Medizininformatik Löffler, Winter Krankenhausinformationssys., Anwendungen in der Medizin Versicherungsinformatik NN, Koch Anw. im Versicherungswesen Wirtschaftsinformatik Ehrenberg, Goldammer