Vom Abitur zur Informatik (computer science)

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1 Vom Abitur zur Informatik (computer science) André Frimberger, André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 1

2 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 2

3 Was ist Informatik? Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 3

4 Was ist Informatik? Was ist Informatik? eine Wissenschaft... wie man sich am besten von Kaffee und Pizza ernährt? wie man den Computer seines Nachbarn repariert? wie man Windows wieder funktionstüchtig macht? wie man sein Gesicht mit den Strahlen seines Monitors bräunt? wie lange man ohne Tageslicht auskommt? wohl eher nicht... André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 4

5 Was ist Informatik? in Wirklichkeit ist Informatik das hier: André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 5

6 Was ist Informatik? Wo begegnet uns Informatik? im Auto im Fernseher in der Waschmaschine Computerspiele Internet(-backbone) Mobiltelefon, Festnetztelefon, Telefonnetz Photovoltaikanlagen (Wechselrichter), Heizungssteuerung Medizin: Patienten- / Krankenaktenverwaltung, Bildgabeverfahren in der Medizin Simulationen: Wettervorhersage, Strömungssimulation von Flugzeugen / Autos André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 6

7 Was ist Informatik? Definition von Wikipedia Informatik ist die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen, insbesondere der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Rechenanlagen. systematische Verarbeitung mit Hilfe von Algorithmen ( Kochrezepte ) Computer dienen lediglich zur automatisierten Verarbeitung von Informationen ( Rechenknechte ) In der Informatik geht es genauso wenig um Computer wie in der Astronomie um Teleskope. (Dijkstra) es geht mehr um die strukturierte Analyse und Vorgehensweise der Informationsverarbeitung André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 7

8 Was ist Informatik? Die Informatik lässt sich in vier Gebiete unterteilen: Praktische Informatik (Sofware Engeneering, Betriebssysteme, Sicherheit, Simulation,...) Theoretische Informatik (Mathematik, Logik, Aufwandsberechnung, Kryptographie,...) Technische Informatik (Hardwareentwurf, Rechnerarchitektur,...) Angewandte Informatik (Datenbanken, graphische Datenverarbeitung,... ) André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 8

9 Überblick Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 9

10 Überblick Überblick Bachelor André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 10

11 Überblick Überblick Master André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 11

12 Praktische Informatik Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 12

13 Praktische Informatik Algorithmik 1 Einführungsveranstaltung zum Thema Programmieren unterteilt in Vorlesung (4 SWS) und Übung (4 SWS) Grundlagenkenntnisse in Java sehr von Vorteil Übungsaufgaben werden in Java programmiert Themengebiete Einführung in die Objektorientierung Klassendiagramme, Objektdiagramme (UML) Objekte und Klassen in Java Umsetzung von UML-Klassendiagrammen grundlegende Entwurfsverfahren von Algorithmen Ablaufsteuerung (for, if, Methoden,... ) korrektes Programmieren André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 13

14 Praktische Informatik grundlegende Verwaltung von Daten Listen Binärbäume Warteschlangen... Sortieralgorithmen Beispielaufgabe Bubblesort, die Idee: eine einzelne Zahl ist bereits sortiert zwei Zahlen werden durch Vertauschen in die richtige Reihenfolge gebracht durchlaufe Liste solange, bis sie sortiert ist André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 14

15 Praktische Informatik Bubblesort André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 15

16 Praktische Informatik André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 16

17 Praktische Informatik Kostenabschätzung ist das Verfahren gut? wie gut verhält es sich im besten Fall? wie gut verhält es sich im schlechtesten Fall? wie sieht der beste / schlechteste Fall aus?...dazu gleich mehr André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 17

18 Theoretische Informatik Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 18

19 Theoretische Informatik Einschub: Die Sache mit den Profs Im Grunde kann man alle Professoren in 3 Kategorien unterteilen: die krassen die verplanten die krass verplanten André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 19

20 Theoretische Informatik Theoretische Informatik theoretische Grundlagen der Informatik viele hübsche formale Beweise Themengebiete Mengenlehre gibt es Probleme, die nicht oder nur sehr ineffizient mit einem Computer gelöst werden können? (P vs. NP) können alle mathematischen Funktionen von einem Computer berechnet werden? (Turingmaschinen, Halteproblem) Komplexitätsanalyse von Sortieralgorithmen Primzahlen, Primzahltests André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 20

21 Theoretische Informatik Beispiele: Automatentheorie deterministisch: Folgezustand durch (Eingabe, aktueller Zustand)-Tupel eindeutig definiert. nichtdeterministisch: Folgezustand nicht eindeutig festgelegt b z 1 a d z 0 z 2 z 4 d c z 3 c André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 21

22 Theoretische Informatik das Beispiel von vorhin Kostenabschätzung günstigster Fall (best case) Welche ist die günstigste Ausgangssituation? Wie viele Vergleiche und wie viele Vertauschungen werden im besten Fall benötigt? 9 Vergleiche 0 Vertauschungen André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 22

23 Theoretische Informatik Kostenabschätzung schlechtester Fall (worst case) Welches ist die ungünstigste Ausgangssituation? Wie viele Vergleiche und wie viele Vertauschungen werden im schlechtesten Fall benötigt? = 45 Vergleiche 45 Vertauschungen gibt es eine allgemeine Formel (in Abhängigkeit von n) für die Anzahl der Vergleiche? n i=1 i = n (n+1) 2 n 1 i = i=1 (n 1) ( (n 1) +1) 2 = n2 n 2 sind n2 n 2 Vergleiche gut? gibt es bessere Verfahren? welches ist das beste? André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 23

24 Technische Informatik Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 24

25 Technische Informatik Themengebiete alles über Rechnernetze TCP/IP Routingalgorithmen (Dijkstra) Hardwarenahe Programmierung (Assembler) was passiert auf Prozessorebene, wenn man in C z.b. if verwendet? Bausteine der Digitaltechnik Welche nativen Bauelemente stehen zur Verfügung? Wie realisiert man Schalter? Wie entwirft man Schaltnetze? Wie speichert man Bits? (FlipFlops) Wie werden Schaltungen in Hardware realisiert? André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 25

26 Technische Informatik Beispielaufgabe XOR (=1) x y AND (&) x y Welche Wertetabelle ergibt sich? x y c s Welchen Zweck erfüllt die Schaltung? Halbaddierer André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 26

27 Angewandte Informatik Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 27

28 Angewandte Informatik Themengebiete alles über Betriebssysteme Speicherverwaltung Multitasking (Scheduling) u.v.m. Beispielaufgaben: minishell, printdir alles über Datenbanken Entwurf von Datenbanken interne Verwaltung der Datensätze SQL Beispielaufgaben: Implementierung eines Datenbank Management Systems, (E/R)Diagramm SQL André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 28

29 Wer sollte Informatik studieren? Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 29

30 Wer sollte Informatik studieren? vorteilhafte Voraussetzungen logisches Denken abstraktes Denken Englisch Mathematik? Nicht wegen Mathe vom Studium abbringen lassen! der Wille fürs Studium! André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 30

31 Aufgabenbereiche Gliederung 1 Einleitung Was ist Informatik? 2 Das Informatikstudium: Themenübersicht Überblick Praktische Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Angewandte Informatik Wer sollte Informatik studieren? 3 Was tun Informatiker? Aufgabenbereiche André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 31

32 Aufgabenbereiche allgemeine Aufgabenbereiche Entwicklung, Vertrieb, Wartung von Software, Hardware- und Netzwerkkomponenten Forschung und Lehre: Erforschung neuer Verfahren und Konzepte Ausbildung oder Schulung von Anwendern Beratung (Consulting) André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 32

33 Aufgabenbereiche Entwicklung von Software für Autos Fernseher Waschmaschinen Computerspiele Internet (-backbone) Mobiltelefone, Festnetztelefone, Telefonnetz(e) Photovoltaikanlagen (Wechselrichter), Heizungssteuerungen Medizin: Patienten- / Krankenaktenverwaltungen, Bildgabeverfahren in der Medizin Simulationen: Wettervorhersage, Strömungssimulation von Flugzeugen / Autos André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 33

34 Aufgabenbereiche Fragen? André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 34

35 Aufgabenbereiche weiterführende Literatur Fachschaftsinitiative Informatik der Uni Erlangen Studienführer Informatik Studienführer Informatik der Uni Erlangen (Bachelor u. Master) Einführung Informatik Uni Erlangen Lehrstühle der Informatik in Erlangen André Frimberger Vom Abitur zur Informatik (computer science) 35