Vorkurs Informatik. Prof. Dr. Heinrich Müller. Informatik VII Technische Universität Dortmund.

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1 Vorkurs Informatik Prof. Dr. Heinrich Müller Informatik VII Technische Universität Dortmund Informatik VII, TU Dortmund 2011/2012 1

2 Organisatorisches zum Vorkurs Informatik Vorlesung: von Montag, , bis Donnerstag, , Uhr Uhr Mathematikgebäude, Hörsaal 29, Campus Nord Dozenten: Prof. Dr. Heinrich Müller, Dr. Frank Weichert Übungen: von Mittwoch, , bis Donnerstag , von Uhr beziehungsweise Uhr Uhr Uhr Betreuer: Dipl.-Inf. David Fiedler, Michael Gajda, Thomas Harweg Einteilung der Übungsgruppen nach dieser Vorlesung Testklausur: Dienstag, Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 2

3 Organisatorisches zum Vorkurs Informatik Lehrmaterial: Vorkursbuch - H. Müller, F. Weichert, Vorkurs Informatik, Vieweg+Teubner, 2. Aufl., im Buchhandel: 34,95 Euro Erstsemester-DVD - enthält eine Programmierumgebung (Java) zur Installation zuhause - enthält noch andere nützliche Information - gibt es hier umsonst Übungsblätter - enthalten Aufgaben zum Stoff der Vorlesung - sollten zuhause gelöst werden und, soweit es Programmieraufgaben sind, bei den Übungen im Rechner-Pool zum Laufen gebracht werden - gibt es hier umsonst Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 3

4 Organisatorisches zum Vorkurs Informatik Informationsmaterial: Internet-Seite zur Vorlesung: - enthält die Übungsaufgaben zum Herunterladen - wird Korrekturen zum Buch enthalten - wird möglicherweise weitere nützliche Information anbieten Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 4

5 Zum Vorkurs Zielgruppe: - Studienanfängerinnen und -anfänger der Informatikstudiengänge und andere Interessierte, die nicht oder nur wenig Informatik in der Schule hatten und mit der Programmierung noch nicht vertraut sind Ziel: - Vermittlung von Informatik-Grundwissen, das aus der Schule verfügbar sein sollte und das die erfolgreiche Teilnahme an den einführenden Informatik-Vorlesungen erleichtern soll. Nicht Ziel: - Vorwegnahme von konkreten Vorlesungen -> in die Vorlesungen gehen - Einführung ins Universitätsleben -> O-Phase der Fachschaft - Einführung und Begleitung zum Studium -> Mentoring 5

6 Übungsgruppe für Fortgeschrittene Inhalt: Entwicklung eines Programms zur Erkennung von Handgesten in Kamerabildern Programmiersprache: C++ Zielgruppe: Angehende Studierende, welche bereits über sehr gute Programmierkenntnisse, z.b. in Java verfügen. Weitere Vorkenntnisse sind nicht notwendig. Teilnehmende: Studierende Organisation: , Uhr, Otto-Hahn-Straße 14 (OH14), E23 Einführung in C++ und Bildverarbeitung , Uhr, Otto-Hahn-Str. 16 (OH16), R115 Betreute Bearbeitung am Rechner in kleinen Gruppen Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 6

7 Zum Vorkurs regulär Vorlesung Vorlesung Vorlesung Übungen Übungen Übungen fortgeschritten Vorl. Üb. für Fortg. Vorlesung Vorlesung Üb. für Fortg. Üb. für Fortgeschr. Üb. für Fortg. 1. Woche 2. Woche 3. Woche Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 7

8 Zum Vorkurs Inhalt: Teil I: Einführung Teil II: Programmierung Teil III: Algorithmen und Datenstrukturen Teil IV: Vom Programm zum Rechner Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 8

9 Teil I. Einführung Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/2012 9

10 1. Informatik Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

11 Was ist Informatik? Typische Begriffe der Informatik: Information, Informationssysteme, Computer, EDV, Rechner, Programmierung, Programmiersprachen, Software, Hardware, Internet, Textverarbeitung, Computerspiele Definition 1: Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Information, besonders der automatischen, mit Hilfe von Computern. Definition 2: Informatik ist die Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Information. Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

12 Was ist Informatik? Information: abstraktes Abbild (Modell) von Objekten der realen Welt Informationserfassung: Abstraktion (Modellbildung) - das Wesentliche vom Unwesentlichen trennen Informationsverarbeitung: Algorithmen und Systeme Informatiker(innen) müssen - von den Objekten und Vorgängen der realen Welt abstrahieren -mit abstrakten Objekten umgehen. Dazu gibt es Methoden - ganz praktische, die manchmal aber auch ziemlich mathematisch aussehen können. Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

13 Teilgebiete der Informatik Technische Informatik Anwendungen der Informatik Rechnerarchitektur Betriebssysteme Rechnernetze Compiler Programmiersysteme Informationssysteme Mensch-Rechner-Interaktion Algorithmenentwurf Software-Technologie Künstliche Intelligenz Computational Intelligence Modellierung und Simulation Informatik und Gesellschaft Didaktik der Informatik Theoretische Informatik Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

14 Beispiele Geometrieverarbeitung und Physik Bildbasierte Sensorik Parallelrechnen Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

15 Geometrieverarbeitung und Physik Industrieroboter thermisches Spritzen Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

16 Geometrieverarbeitung und Physik GIS Geographische Informationssysteme Exemplarisches Beispiel: Simulationen in urbanen Umgebungen Evakuierungsszenarien Schadstoffausbreitung 2011/

17 Bildbasierte Sensorik Flycam: Objekterfassung mit ferngesteuerten Flugobjekten n n 11. n /

18 Bildbasierte Sensorik Plasmonen-unterstützte Mikroskopie von Nanoobjekten Flusszelle Virus Laser Prisma Messtechnik CCD Bildfolge Bildfolge 2011/

19 Parallelrechnen Multi Core CPU Programmierung: Direct3D, OpenGL CUDA, OpenCL OpenMP GPUs 2011/

20 Eine grobe Einteilung der Informatik Technische Informatik: Befasst sich mit der inneren Struktur und dem Bau von Computern und allen damit zusammenhängenden technischen Fragen Praktische Informatik: Umfasst die Prinzipien und Techniken der Programmierung Angewandte Informatik: Bildet die Brücke zwischen den Methoden der Informatik und Anwendungsproblemen Theoretische Informatik: Entwickelt mathematische Modelle von Computern und Hilfsmittel zu ihrer präzisen Beschreibung Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

21 Literatur P. Rechenberg, G. Pomberger (Hrsg.): Informatik-Handbuch, Carl Hanser Verlag, München, Wien, 4. Auflage, 2007 Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

22 Rechnereinführung - Übungsrechner an der FI -PCs Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

23 Übungsrechner an der Fakultät für Informatik Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

24 Übungsrechner an der Fakultät für Informatik Fakultäts-Pool Softwaresystem, das den Rechner verwaltet, z.b. die Ausführung von Programmen oder die Verwaltung von Datenbeständen (Dateien) PCs unter dem Betriebssysteme Linux Debian 6.0 Benutzungsschnittstelle: GNOME und KDE Softwaresysteme zur WIMP-basierten Interaktion von Anwendern mit Rechnern (WIMP = Windows, Menus, Icons,Pointers) Allgemeine Information: /

25 Übungsrechner an der Fakultät für Informatik Programmierumgebung: Editor: NetBeans 7.2 oder Eclipse Software-System, das die Eingabe und Bearbeitung von Textdateien erlaubt. Java-Programmiersystem: Java SE 7u7 Software-System, das es erlaubt, eigene Programme auf einem Rechner ablaufen zu lassen. Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

26 Übungsplan Vorkurs Informatik WS 2012/ Woche Uhr OH18, U Uhr OH18, U Uhr OH16, R Übung Fortgeschrittene Übung Fortgeschrittene Übung Fortgeschrittene Uhr OH14 / E23 - Übung Fortgeschrittene Woche Uhr OH18, U /2/3 1/2/ Uhr OH18, U /5/6 4/5/6 Übung Uhr OH16, R115 Fortgeschrittene Uhr Mathe / E Java vs C Uhr Mathe / E Java vs C Woche Uhr OH18, U01 1/2/3 1/2/3 1/2/3 1/2/ Uhr OH18, U01 4/5/6 4/5/6 4/5/6 4/5/ Uhr Mathe / E29 - Testklausur Besprechung Testklausur - Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

27 Räumlichkeiten Vorkurs Informatik WS 2012/2013 Vorlesung Mathematikgebäude, Hörsaal Übungen OH18, U Übung Fortgeschrittene OH16, R Übung Fortgeschrittene OH14, E Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

28 Privat: Personal Computer (PC) Laptop/Notebook Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

29 Personal Computer (PC) Hardware: Rechner: Gehäuse: Tower (Midi oder Maxi) Prozessor: Core I5/I7 (2,8 GHz) oder AMD Athlon64 X2 Hauptspeicher (RAM): mindestens 8 GB Festplatte: mindest. 2 TB Combi-Laufwerk: DVD s (& Blu-ray s) lesen und brennen Graphikkarte: mindest. NVidia-GeForce (z.b. GTX 550) oder ATI Radeon HD (z.b. 7000) Soundkarte: on Board LAN: Gigabit Tastatur und Maus Monitor: mindest. 22 Zoll TFT-Monitor oder Full HD TFT Internet: DSL- (oder VDSL) Zugang Drucker: (Farb-) Tintenstrahldrucker Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

30 Laptop/Notebook Prozessor: Intel Atom / Core I3/I5 oder AMD A4/A5 Hauptspeicher (RAM): mindestens 4 GB Display: 15,4 / 17,3 TFT, Auflösung mindestens 1024x768 (Widescreen) Festplatte: 1 TB Combi-Laufwerk: DVD s & CD s lesen und brennen Graphikkarte: NVIDIA GeForce GT 650 oder ATI Radeon HD 7470 Anschlüsse: LAN, WLAN, USB, PCMCIA, IrDa, Modem, Parallel, Firewire, Bluetooth Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

31 Personal Computer (PC) Software (Standard): Betriebssystem: Microsoft Windows 7 Editor: Sun NetBeans 7.2, Eclipse, Java-Editor Java-Programmiersystem: Java SE 7u7 Software (Alternative): Betriebssystem: Linux, z.b. SuSE, (K)ubuntu, Debian Editor: Sun NetBeans 7.2, Eclipse, XEmacs, Java-Programmiersystem: Java SE 7u7 Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

32 Zum Vorkurs Inhalt: Teil I: Einführung Teil II: Programmierung Teil III: Algorithmen und Datenstrukturen Teil IV: Vom Programm zum Rechner Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

33 Inhalt: 2. Vom Problem über den Algorithmus zum Programm Beispiel: Minimum einer Menge von Zahlen 3. Grundkonzepte von Algorithmen 4. Grundkonzepte der Programmierung Variablen und Datentypen Ablaufstrukturen Operatoren und Ausdrücke Gleitkommazahlen 5. Funktionen Beispiel: Sortieren einer Menge von Zahlen durch Minimumsuche 6. Rekursion Beispiel: Sortieren einer Menge von Zahlen durch Mischen 7. Klassen und Objekte Beispiel: Suchen in einem Datenbestand Beispiel: Suchen in verzeigerten linearen Listen 8. Objektorientierte Programmierung Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/

34 Inhalt: 9. Klassenbibliotheken 10. Graphikprogrammierung mit Swing 11. Andere Programmierstile Vorkurs Informatik, LS VII, WS 2011/