Overview

Dieses Buch richtet sich an Menschen, die sich bislang nicht mit Fragen der Informatik beschaftigt haben, sich aber daftir interessieren. Zum Verstandnis werden keine informa- tikspezifischen Vorkenntnisse benOtigt. Die beiden Teile des Buches - ""Grundbegriffe des Programmierens"" und, Formale und ethische Grenzen"" - konnen bei entsprechenden Vorkenntnissen unabhangig voneinander bearbeitet werden. Den Anfang bildet eine EinfUhmng in die Programmiersprache Pascal; wir versuchen allerdings nicht, ein vollstandiges Pascal-Lehrbuch zu ersetzen. Die Vorstel- lung von Pascal erfolgt nur insoweit, als die Sprache benotigt wird, urn gewisse Prinzipien von Algorithmen zu beschreiben. Den Zweck der Sprachbestandteile illustrieren wir durch ihre Verwendung in einem iiber die ersten beiden Kapitel hinweg entstehenden Programm, dem sogenannten ""Spiel des Lebens"". Dabei werden Besonderheiten und Schwierigkeiten besprochen, die bei der Programmierung, vor allem von nicht ganz trivialen Programmen, auftreten konnen. Die Kapitel iiber die Programmierung werden mit einer Vorstellung von Sortieralgorithmen beendet, die ebenfalls im Kontext des Spiels des Lebens Ver- wen dung finden. 1m dritten Kapitel wird eine kurze EinfUhmng in die Funktionsweise eines Rechners auf der Hardwareebene gegeben. Das nli. chste Kapitel befaBt sich mit der Aussagenlogik und Pradikatenlogik, die als Hilfsmittel zur Spezifikation benotigt werden. Die Spezifikation von Algorithmen ist damit das Haupthema dieses Kapitels. 1m fUnften Kapitel geht es urn die Fragen der Korrektheit eines Programms. Der Aufwand eines Algorithmus ist Thema des sechsten Kapitels. 1m letzten Kapitel schlieBlich geht es urn einige nichtbeabsichtigte Auswirkungen der Informatik.

Full Product Details

Author:   Rainer Gmehlich
Publisher:   Springer Fachmedien Wiesbaden
Imprint:   Vieweg+Teubner Verlag
Edition:   1993 ed.
Dimensions:   Width: 17.00cm , Height: 1.30cm , Length: 24.40cm
Weight:   0.429kg
ISBN:  

9783528052485

ISBN 10:   3528052481
Pages:   233
Publication Date:   01 January 1993
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   In Print  
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Language:   German

Table of Contents

I Grundbegriffe des Programmierens.- 1 Eine Einfuhrung in die Grundlagen von Pascal.- 1.1 UEberblick.- 1.2 Beispiel: Die Loesung einer quadratischen Gleichung.- 1.2.1 Loesung ohne Verstandnis.- 1.3 Ein informeller Algorithmus.- 1.3.1 Aufloesung komplizierter Schritte.- 1.3.2 Unubersichtlichkeit durch Lange.- 1.3.3 Mehrdeutigkeiten im Algorithmus.- 1.3.4 Aufloesung von Mehrdeutigkeiten.- 1.4 Ein erstes Pascalprogramm.- 1.4.1 Struktur eines Pascalprogramms.- 1.4.2 Deklaration von Konstanten und Variablen.- 1.5 UEbersetzung der ersten Programme.- 1.6 Ausgabe von Zahlen.- 1.7 Rechnerzahlen sind mangelhaft.- 1.8 Die Auswahlanweisung.- 1.8.1 Abwandlungen der Auswahlanweisung.- 1.9 Testausdrucke.- 1.10 Parametereingabe.- 1.11 Schleifen.- 1.11.1 DieWHILE-Schleife.- 1.11.2 Die FOR-Schleife.- 1.12 Syntaxdiagramme.- 1.13 Zusammenfassung.- 2 Ein umfangreicheres Beispiel: Das Spiel des Lebens.- 2.1 UEberblick.- 2.2 Die Spielidee.- 2.2.1 Lebewesen in einer Schachbrettweit.- 2.2.2 Verschiedene Noepelvoelker.- 2.2.3 Ein Pflichtenheft zur Simulation der Noepelwelt.- 2.2.4 Modularisierung von Algorithmen.- 2.2.5 Die Grobaufteilung der Aufgabe.- 2.2.6 Die Modulstruktur des Lebensspiel-Algorithmus.- 2.2.7 Der informelle Algorithmus.- 2.2.8 Die Einzelaufgaben.- 2.3 Ein Programm Lebensspiel .- 2.3.1 Die Darstellung der Noepelwelt im Rechner mit einem Feld.- 2.3.2 Mehrdimensionale Felder.- 2.3.3 Prozeduren zur Loesung von Teilaufgaben.- 2.3.4 Sichtbarkeit von Namen.- 2.3.5 Wiederverwendung von Namen.- 2.3.6 Parameter fur Unterprogramme.- 2.3.7 Das Hauptprogramm ohne Unterprogramme.- 2.3.8 Setzen der Anfangskonstellation.- 2.3.9 Einlesen der Laufparameter.- 2.3.10 Ausgabe der Noepelwelt.- 2.3.11 Berechnung aller Generationen.- 2.3.12 Ausgabeparameter.- 2.3.13 Die Berechnung einer neuen Generation.- 2.3.14 Zahlung der Nachbarn.- 2.3.15 Test auf Lebendigkeit.- 2.3.16 Ruckschau auf das Programm.- 2.3.17 Probleme bei der Modularisierung von Algorithmen.- 2.4 Syntaxgraphen von Feldern und Prozeduren.- 2.5 Variationen der Aufgabenstellung.- 2.6 Eine sichere Eingabefunktion.- 2.6.1 Der Datentyp char.- 2.6.2 Typendeklarationen.- 2.6.3 Funktionen.- 2.6.4 Die Erkennung einer gultigen Zahl mit endlichen Automaten.- 2.6.5 Ein Programm mit Zustandsvariable.- 2.6.6 Die Berechnung des Zahlenwertes einer Ziffernfolge.- 2.7 Eine zufallige Anfangskonstellation.- 2.7.1 Ein Algorithmus zur Erzeugung einer Pseudozufallszahlenfolge.- 2.8 Eine Neuinterpretation der Zustande.- 2.8.1 Sortieren der Statistik.- 2.9 Rekursive Algorithmen.- 2.9.1 Rekursive Programme.- 2.9.2 Mergesort.- 2.10 Zusammenfassung.- 3 Hardware.- 3.1 Beschreibungsebenen der Hardware.- 3.2 Bits und Bytes.- 3.3 Funktionsgruppen im Rechner.- 3.4 Zusammenfassung.- II Formale und ethische Grenzen.- 4 Die formale Spezifikation von Problemen.- 4.1 Unzulanglichkeit informeller Aufgabenstellungen.- 4.2 Die Aussagen-und Pradikatenlogik.- 4.2.1 Logische Aussagen.- 4.2.2 Logische Operatoren.- 4.2.3 Distributivitat, Assoziativitat, Kommutativitat, Modus Ponens.- 4.2.4 Modus Ponens.- 4.2.5 Pradikatenlogik.- 4.2.6 Formale Spezifikation: Das Beispiel Sortieren.- 4.3 Grenzen der Spezifikation.- 4.3.1 Bedeutungsverlust durch Spezifikation.- 4.3.2 Spezifikation von umfangreichen Aufgaben.- 4.3.3 Wirkungen auf die Gesellschaft.- 4.4 Zusammenfassung.- 5 Validierung von Programmen.- 5.1 UEberblick.- 5.2 Der Test von Programmen.- 5.2.1 Teststrategie.- 5.2.2 Modultest und Systemtest.- 5.2.3 White-Box-Tests und Black-Box-Tests.- 5.3 Zur Leistungsfahigkeit von Black-Box-Tests.- 5.3.1 Leistungen und Mangel von Tests.- 5.4 Die formale Verifikation von Programmen.- 5.4.1 Ein Beweis.- 5.4.2 Die Beweisidee.- 5.4.3 Die Zuweisung.- 5.4.4 Folgerungen.- 5.4.5 Sequenz.- 5.4.6 Beispiel: Austausch zweier Werte.- 5.4.7 Auswahlanweisung.- 5.4.8 Ein Beispiel fur den Beweis eines Programms mit Auswahlanweisung.- 5.4.9 Schleife.- 5.4.10 Ein Beispiel fur einen Beweis mit Hilfe einer Schleifeninvariante.- 5.4.11 Terminierung von Schleifen.- 5.4.12 Ein etwas groesseres Beispiel: Bestimmung des Maximums einer Liste.- 5.4.13 Einige Probleme bei formalen Verifikationen.- 5.4.14 Das Halteproblem.- 5.4.15 Folgerungen aus den Grenzen der formalen Beweise.- 5.5 Reviews.- 5.6 Zusammenfassung.- 6 Der Zeitbedarf beim Programmablauf.- 6.1 Die Stoppuhr-Zeit.- 6.2 Beispiel: Die Suche eines Elementes in einer Liste.- 6.3 Die Messung der Gr??e von Eingabedaten.- 6.4 Ein schon bekanntes Beispiel: Selectionsort.- 6.5 Ein neues Beispiel: Heapsort.- 6.5.1 Der Algorithmus.- 6.5.2 Laufzeit.- 6.6 Vergleich der Laufzeiten von Selectionsort und Heapsort.- 6.6.1 Das O-Kalkul.- 6.6.2 Schwere Probleme und Heuristiken.- 6.7 Zusammenfassung.- 7 Wirkungen der Informatik.- 7.1 Ein Fehler im Space Shuttle.- 7.2 Ein Programmierfehler in einem Bestrahlungsgerat.- 7.3 Gefahren durch Prozessrechner.- 7.4 Gefahren durch Datenbanken.- 7.5 Begriffsspharen.- 7.6 Verantwortbarkeit des Einsatzes von Informatik in der Grosstechnik.- 7.7 Programmieren als ethisches Problem.- 7.8 Ein letztes Beispiel: Militarische Fruhwarnsysteme.- 7.9 Zusammenfassung.- III Anhang.- Symbolverzeichnis.- Musterloesungen.

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