Programmieren ++ Begleitende Übungen zu Veranstaltungen + Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm

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1 Studienanforderungen Studiengang Maschinenbau Programmieren Begleitende Übungen zu Veranstaltungen Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm Studiengang Bauingenieurwesen Programmieren Begleitende Übungen zu Veranstaltungen Funktionen Studiengang Elektrotechnik Programmieren Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm Prozeduren und Funktionen Programmierstrukturen (sequentiell, alternativ, repetitiv) Standardalgorithmen (z.b. Sortieralgorithmen, Suchen eines Wertes usw.) Ein- und mehrdimensionale Felder Umgang mit Dateien Rekursive Programmierung Prozesssimulation Computer als Steuergerät einsetzen Begleitende Übungen zu Veranstaltungen Sehr viel Lernstoff in kurzer Zeit (z.b. während einer Vorlesung) aufnehmen Lerninhalte in Eigenarbeit aufarbeiten und vertiefen Experimentieren oder Ausprobieren von Problemlösungen Studiengang Informatik CL/FF [28/06/01] PROF-Update 1

2 Praktische Informatik: Programmieren Programmierstrukturen (sequentiell, alternativ, repetitiv) Datenstrukturen Standardalgorithmen (z.b. Sortieralgorithmen, Suchen eines Wertes usw.) Ein- und mehrdimensionale Felder Prozeduren und Funktionen Rekursive Programmierung Umgang mit Objekten Objektorientierte Programmierung Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm Umgang mit Dateien Verarbeitung von Zeichenketten Kenntnisse zu Zeigern (Pointer) Verifikation der Korrektheit und der Termination von Programmen und Unterprogrammen Graphische Programmierung Abstrakte Darstellung des Algorithmus zur Lösung des Problems Erstellen einer Dokumentation zum aufgestellten Programm Automaten Aussagen- und Prädikatenlogik Komplexität Datenstrukturen Problemanalyse Betriebssysteme Grundkonzepte Computernetzwerktechnik Grundkonzepte Technische Informatik Kenntnisse zum Aufbau des Computers Kenntnisse zu Prozessoreigenschaften Boolesche Algebra Umgang mit Rechnern Computer als Steuergerät einsetzen Prozessimulation Textverarbeitung Numerische Überprüfung CL/FF [28/06/01] PROF-Update 2

3 Studiengang Maschinenbau - Während der Veranstaltung Tafelanschriebe mitverfolgen und dokumentieren, Präsentationsfolien mitverfolgen und dokumentieren, mit ausgeteilten Skripten arbeiten. Während den Vorlesungen ist i.a. sehr viel Lernstoff in kurzer Zeit aufzunehmen. - Begleitende Übungen zu den Veranstaltungen in Einzelarbeit vorbereiten. - Nach den Veranstaltungen den Stoff anhand von Skripten in Einzelarbeit vertiefen. - Eine wichtige Fähigkeit ist die selbstständige Problemanalyse und das Experimentieren oder Ausprobieren von Problemlösungen. Programmieren - Die Programmiersprachen sind nicht zentrales Thema der Vorlesungen, sondern sie dienen nur zur Illustration der behandelten Konzepte. Verwendete Programmiersprachen sind je nach Studienort und Dozent: Pascal, Delphi, Visual Basic, Java, - Es werden vorwiegend Konzepte der strukturierten Programmierung behandelt, teilweise werden jedoch auch die Grundkonzepte der OOP (objektorientierte Programmierung) und ihre Darstellung mittels UML (Unified Modeling Language) eingeführt. Begleitende Übungen zu Veranstaltungen Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm CL/FF [28/06/01] PROF-Update 3

4 Studiengang Bauingenieurwesen - Während der Veranstaltung Tafelanschriebe mitverfolgen und dokumentieren, Präsentationsfolien mitverfolgen und dokumentieren, mit ausgeteilten Skripten arbeiten. Während den Vorlesungen ist i.a. sehr viel Lernstoff in kurzer Zeit aufzunehmen. - Begleitende Übungen zu den Veranstaltungen in Einzelarbeit vorbereiten. - Nach den Veranstaltungen den Stoff anhand von Skripten in Einzelarbeit vertiefen. - Eine wichtige Fähigkeit ist die selbstständige Problemanalyse und das Experimentieren oder Ausprobieren von Problemlösungen. Programmieren - Die Programmiersprachen sind nicht zentrales Thema der Vorlesungen, sondern sie dienen nur zur Illustration der behandelten Konzepte. Verwendete Programmiersprachen sind je nach Studienort und Dozent: Pascal, Delphi, Visual Basic, Java, Begleitende Übungen zu Veranstaltungen Funktionen CL/FF [28/06/01] PROF-Update 4

5 Studiengang Elektrotechnik - Während der Veranstaltung Tafelanschriebe mitverfolgen und dokumentieren, Präsentationsfolien mitverfolgen und dokumentieren, mit ausgeteilten Skripten arbeiten. Während den Vorlesungen ist i.a. sehr viel Lernstoff in kurzer Zeit aufzunehmen. - Begleitende Übungen zu den Veranstaltungen in Einzelarbeit vorbereiten. - Nach den Veranstaltungen den Stoff anhand von Skripten in Einzelarbeit vertiefen. - Eine wichtige Fähigkeit ist die selbstständige Problemanalyse und das Experimentieren oder Ausprobieren von Problemlösungen. Programmieren - Die Programmiersprachen sind nicht zentrales Thema der Vorlesungen, sondern sie dienen nur zur Illustration der behandelten Konzepte. Verwendete Programmiersprachen sind je nach Studienort und Dozent: Pascal, Delphi, Visual Basic, Java, Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm - Theorie: Spiralmodell Prozeduren und Funktionen Programmierstrukturen (sequentiell, alternativ, repetitiv) Standardalgorithmen (z.b. Sortieralgorithmen, Suchen eines Wertes usw.) - Insertion Sort, Bubble Sort, Quicksort, Lineares Suchen, Binäres Suchen Ein- und mehrdimensionale Felder - Sortieren, Suchen Umgang mit Dateien Rekursive Programmierung - Quicksort, Dynamische Programmierung Prozesssimulation Computer als Steuergerät einsetzen CL/FF [28/06/01] PROF-Update 5

6 Studiengang Informatik - Während der Veranstaltung Tafelanschriebe mitverfolgen und dokumentieren, Präsentationsfolien mitverfolgen und dokumentieren, mit ausgeteilten Skripten arbeiten. Während den Vorlesungen ist i.a. sehr viel Lernstoff in kurzer Zeit aufzunehmen. - Begleitende Übungen zu den Veranstaltungen in Einzelarbeit vorbereiten. - Nach den Veranstaltungen den Stoff anhand von Skripten in Einzelarbeit vertiefen. - Eine wichtige Fähigkeit ist die selbstständige Problemanalyse und das Experimentieren oder Ausprobieren von Problemlösungen. - Sowohl während der Eigenarbeit als auch bei der Präsentation von Lösungsvorschlägen innerhalb von Arbeitsgruppen ist das Erkennen und das Veranschaulichen von Zusammenhängen von großer Wichtigkeit. Praktische Informatik: Programmieren - Die Programmiersprachen sind nicht zentrales Thema der Vorlesungen, sondern sie dienen nur zur Illustration der behandelten Konzepte. Verwendete Programmiersprachen sind je nach Studienort und Dozent: Pascal, Delphi, C, Visual Basic, Java, Programmierstrukturen (sequentiell, alternativ, repetitiv) - Entwickeln sie eine Programm zur Lösung einer mathematischen Gleichung zweiten Grades. - Erstelle den Algorithmus zur Ermittlung der Primzahlen nach der Methode des 'Sieb des Eratosthenes'. Datenstrukturen - Bemerkungen: Behandelte Datenstrukturen: Felder, Verbunde, Dateien, Mengen, Zeiger, verkettete Datenstrukturen, Die genannten Datenstrukturen werden allgemein zu Beginn der Vorlesungsreihe eingeführt und später in den verschiedenen Teilen der Vorlesung implizit als bekannt vorausgesetzt und bei Bedarf eingesetzt. - a) Erstelle eine rekursive Prozedur, die ein Element in einen binären Baum einfügt. b) Erstelle eine rekursive Prozedur, die ein Element in einem binären Baum sucht. c) Erstelle eine rekursive Prozedur, die ein Element aus einem binären Baum löscht. - Realisiere die Datenstruktur STACK mit Hilfe einer verketteten Liste. Realisiere die folgenden Prozeduren und Funktionen: PUSH: Einfügen eines Elementes; POP: Entfernen eines Elementes; CLEAR: Löschen des STACK; EMPTY: Test ob STACK leer ist. Standardalgorithmen (z.b. Sortieralgorithmen, Suchen eines Wertes usw.) - Erstelle den Algorithmus zum Suchen eines Wertes in einem eindimensionalen Feld a) nach der Methode der linearen Suche, b) nach der Methode der binären Suche. CL/FF [28/06/01] PROF-Update 6

7 - Erstelle den Algorithmus zum Sortieren eines eindimensionalen Feldes a) nach der Methode 'Selection Sort', b) nach der Methode 'Insertion Sort', c) nach der Methode 'Bubble Sort', d) nach der Methode 'Bubble Sort' und versuche dabei die Anzahl der Vertauschungen auf ein Minimum zu reduzieren, e) nach der Methode 'Quicksort'. Ein- und mehrdimensionale Felder - Entwickeln Sie ein Programm zur Markierung aller Primzahlen in einem eindimensionalen Feld. - Programmiere eine Prozedur welche eine gegebene Matrix in eine symmetrische Matrix umformt. Prozeduren und Funktionen - Erstelle eine Funktion welche feststellt ob ein gegebener Graph gerichtet ist. - Fülle einen Datenbereich PUFFER mit den nächsten 100 Zahlen aus der Datei QUELLE und ordne anschließend den Inhalt von PUFFER in aufsteigend sortierter Reihenfolge an. Rekursive Programmierung - Programmiere den Algorithmus Quicksort - a) Erstelle eine rekursive Prozedur die ein Element in einen binären Baum einfügt. b) Erstelle eine rekursive Prozedur die ein Element in einem binären Baum sucht. c) Erstelle eine rekursive Prozedur die ein Element aus einem binären Baum löscht. - Realisiere die Datenstruktur STACK mit Hilfe einer verketteten Liste. Benutze die Struktur STACK um die Rekursivität aus der rekursiv definierten Prozedur QUICKSORT zu eliminieren. Umgang mit Objekten - Umgang mit bereits vordefinierten Objekten, Eigenschaften und Methoden der Programmierumgebung Objektorientierte Programmierung - Behandelte Konzepte: Vererbung, Spezialisierung, Polymorphismus und dynamische Methoden - Erstelle die Klasse TQUEUE, welche die Struktur Warteschlange mit Hilfe einer verketteten Zeigerliste realisiert. Verfügbare Methoden sind: QOUT : Rückgabe des vordersten Elementes aus der Warteschlange und Löschen des Elementes aus der Warteschlange. QIN : Einreihen eines Elementes an das Ende der Warteschlange. EMPTY : Rückgabewert wahr, falls die Warteschlange leer ist, sonst falsch. Umsetzen des Algorithmus in ein lauffähiges Programm - Programmiere den Warshallschen Algorithmus Umgang mit Dateien - Gegeben sind zwei Dateien DATEI1 und DATEI2 mit aufsteigend sortierten natürlichen Zahlen. Erstelle eine Prozedur, welche den Inhalt der Dateien DATEI1 und DATEI2 in einer Datei DATEI3 aufsteigend sortierter Zahlen vereinigt. Eliminiere dabei alle mehrfach vorkommenden Werte. Verarbeitung von Zeichenketten Kenntnisse zu Zeigern (Pointer) - Iterative und rekursive Algorithmen zur Realisierung von Operationen auf einfachen und doppelt verketteten Listen, Stapeln und Baumstrukturen definieren CL/FF [28/06/01] PROF-Update 7

8 Verifikation der Korrektheit und der Termination von Programmen und Unterprogrammen - Es soll nachgewiesen werden, dass das folgende Programmstück das größte Element einer Liste mit 100 Zahlen bestimmt: MAX := LISTE[1]; for I := 2 to 100 do if MAX<LISTE[I] then MAX := LISTE[I]; - Beweise die Termination des folgenden Programmstücks: reset(datei); if not eof(datei) then repeat GET(DATEI); until eof(datei); - Beweise in Anlehnung an das Induktionsprinzip für natürliche Zahlen, dass der rekursiv formulierte Algorithmus zur binären Suche das Vorkommen eines Elementes in einem aufsteigend sortierten Feld natürlicher Zahlen eindeutig bestimmt. Graphische Programmierung Abstrakte Darstellung des Algorithmus zur Lösung des Problems - Erstelle das Flussdiagramm zu einem gegebenen Algorithmus. - Erstelle das Struktogramm zu einem gegebenen Algorithmus. Erstellen einer Dokumentation zum aufgestellten Programm Automaten - Seien = {a,b} und L1, L2, L3 definiert durch L1={(ab)ia i 0}, L2={abia i 0} und L3 = L1 L2. Geben Sie jeweils zu L1 und L2 einen endlichen Automaten und zu L3 einen nichtdeterministischen endlichen Automaten an, der die Sprache erkennt. Aussagen- und Prädikatenlogik Komplexität - Bestimme die Komplexität der Addition zweier Vektoren. - Bestimme die Zeit- und die Speicherkomplexität (a) der linearen Suche und (b) der binären Suche. - Bestimme die Zeit- und die Speicherkomplexität der folgenden Suchalgorithmen: Selection Sort, Bubble Sort, Insertion Sort, Quicksort. - Bestimme die Komplexität des Algorithmus 'Selection Sort'. In welchen Fällen kann man behaupten, dass sich der Algorithmus annähernd linear verhält? Datenstrukturen - Stelle einen gerichteten Graphen dar Problemanalyse Betriebssysteme Grundkonzepte Computernetzwerktechnik Grundkonzepte CL/FF [28/06/01] PROF-Update 8

9 - Behandelte Konzepte: OSI-Modell Signalübertragung und Shannon Theorem Grundlegende Protokolle (TCP/IP) Modems und Schnittstellen Technische Informatik Kenntnisse zum Aufbau des Computers Kenntnisse zu Prozessoreigenschaften - Unterschied zwischen CISC und RISC Boolesche Algebra Umgang mit Rechnern Computer als Steuergerät einsetzen Prozessimulation Textverarbeitung Numerische Überprüfung CL/FF [28/06/01] PROF-Update 9

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