Details

<p>Über den Autor 29</p> <p><b>Einführung 29</b></p> <p>Zu diesem Buch 29</p> <p>Konventionen in diesem Buch 29</p> <p>Törichte Annahmen über den Leser 30</p> <p>Wie dieses Buch aufgebaut ist 30</p> <p>Symbole in diesem Buch 34</p> <p>Wie es weitergeht 35</p> <p><b>Teil I: Informatik zum Verlieben</b><b> 37</b></p> <p><b>Kapitel 1 Informatik im Schnelldurchlauf 39</b></p> <p>Mathematik der Information 39</p> <p>Pandoras Büchse 41</p> <p>Evolution einer fantastischen Idee 44</p> <p>Praktische Theorien in der Informatik 45</p> <p>Gigantische Möglichkeiten der Technik 46</p> <p>Denkende Computer 47</p> <p><b>Kapitel 2 Was die Informatik im Inneren zusammenhält 49</b></p> <p>Einblicke und Ausblick 49</p> <p>Säulen der Softwaretechnik 54</p> <p>Wechselseitige Impulse durch Hardware und Software 57</p> <p>Disziplinen der Informatik 59</p> <p><b>Kapitel 3 Im Dschungel von Bits und Bytes 63</b></p> <p>Hochgeschwindigkeitstechnik im Kleinstformat 63</p> <p>Atemberaubende Speichermöglichkeiten 64</p> <p>Die Welt in Zahlen 66</p> <p>Von Maschinensprache zu Hochsprache 68</p> <p>Übersetzen und Interpretieren 71</p> <p>Steuern und Regeln 73</p> <p><b>Kapitel 4 Wie Informatiker denken 75</b></p> <p>Logische Vorschriften 75</p> <p>Öffentlich, aber diskret 77</p> <p>Teilen und Herrschen 79</p> <p>Rekursiv statt zurück 81</p> <p>Nerds am Werk 84</p> <p>Zeitloses von nutzlosem Wissen unterscheiden 84</p> <p><b>Teil II: Schöne neue digitale Welt</b><b> 89 </b></p> <p><b>Kapitel 5 Fingertechnik 91</b></p> <p>Alles wird digital 91</p> <p>Warum zwei Werte reichen 94</p> <p>Bitte ein Byte! 95</p> <p>Textwerte ermitteln 97</p> <p>Malen statt Zahlen 99</p> <p>Konvertierung von Dezimalzahlen in Binärzahlen 100</p> <p>Hex hex! 102</p> <p>Rechnen im Dualsystem 103</p> <p>Festpunkt und Fließkomma 111</p> <p><b>Kapitel 6 Heilen mit boolescher Algebra 119</b></p> <p>Allheilmittel Algebra 119</p> <p>Logische Verknüpfungen 123</p> <p>Gesetze und Regeln 125</p> <p>Stunde der Wahrheitstabellen 130</p> <p>Digitale Vergatterung 132</p> <p>Basis und Komposition 133</p> <p>Stolpersteine der booleschen Algebra 135</p> <p><b>Kapitel 7 Schalten und Walten 137</b></p> <p>Entwurfsprobleme spielend lösen 137</p> <p>Funktionen in Wahrheitstafeln 139</p> <p>Normale Formen 143</p> <p>Don’t Care? Ist mir doch egal! 146</p> <p>Minimierung von Termen 146</p> <p><b>Kapitel 8 Fangen mit Schaltnetzen 157</b></p> <p>Durchblick in Schaltungen 157</p> <p>Lustige Symbole 161</p> <p>Decodiernetzwerke 162</p> <p>Multiplexer ohne Komplexe 163</p> <p>Komparator für Dualzahlen 164</p> <p>Halb- und Volladdierer 165</p> <p>Gatterlaufzeiten 168</p> <p>Klitschige Glitches 169</p> <p><b>Kapitel 9 Schaltwerke der Menschheitsgeschichte 173</b></p> <p>Schmerzfreie Rückkopplungen 173</p> <p>Zustände wie bei den Graphen 175</p> <p>Kritische Läufe 175</p> <p>Flanken ohne Tore 177</p> <p>Familie der Flipflops 177</p> <p>Zähler mit Flipflops 184</p> <p>Schiebung in den Registern 185</p> <p><b>Kapitel 10 Mikroprogramme im Land der Automaten 187</b></p> <p>Synchrone Automaten 187</p> <p>Entwurf von Schaltwerken 190</p> <p>Steuern für ein gutes Werk 193</p> <p>Mikroprogramme als Meisterwerke 196</p> <p><b>Teil III: Besichtigung der Maschinenhalle</b><b> 205</b></p> <p><b>Kapitel 11 EVA und die Vertreibung aus dem Paradies 207</b></p> <p>Digitale Kernspaltung 207</p> <p>Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe 208</p> <p>Rechnerarchitektur von Neumann 209</p> <p>Komponenten eines modernen Computers 212</p> <p>Spannung zwischen Zentrale und Peripherie 215</p> <p><b>Kapitel 12 Alle Macht der Zentraleinheit 217</b></p> <p>Kein Prozess ohne Prozessor 217</p> <p>Steuern für ein gutes Werk 221</p> <p>Konstruktion aus ALU 223</p> <p>Registerspeicher mittendrin 224</p> <p>Die Fäden laufen zusammen 224</p> <p>Laden 227</p> <p>Programme mit System 228</p> <p>An den Start – es geht los! 230Inhaltsverzeichnis 17</p> <p><b>Kapitel 13 Speicher im ganzen Haus 233</b></p> <p>Komische Speichertypen 233</p> <p>Speicher für die Massen 241</p> <p><b>Kapitel 14 Mit dem Bus zum BIOS 245</b></p> <p>Organisation von Ein- und Ausschaltvorgängen 245</p> <p>Unterbrechungen mit Interrupts 247</p> <p>Fit trotz Ablaufinvarianz 249</p> <p>Schnittstellen ohne Verletzungen 250</p> <p>Eingabegeräte 251</p> <p>Ausgabegeräte 255</p> <p><b>Kapitel 15 Cache me if you can 257</b></p> <p>Risiken reduzieren mit RISC 257</p> <p>Pipelines ohne Öl 259</p> <p>Parallele Welten 262</p> <p>Cache bringt Cash 265</p> <p>Architekturen der Zukunft – ein Blick in die Glaskugel 266</p> <p><b>Teil IV: Sprachen für Computer</b><b> 269</b></p> <p><b>Kapitel 16 Warum alles so kompliziert ist 271</b></p> <p>Fallstricke menschlicher Sprache 271</p> <p>Maschinenlesbares Kauderwelsch 274</p> <p>Assemblercode zum Abgewöhnen 278</p> <p>Unterprogramme 281</p> <p>Gipfel erklimmen mit Hochsprachen 283</p> <p><b>Kapitel 17 Programmiersprachen und Werkzeuge 287</b></p> <p>Programmieren als Kunstform 287</p> <p>Interpreter ohne Spielraum 289</p> <p>Programme, die Programme schreiben 291</p> <p>Werkzeuge zum Übersetzen 293</p> <p>Ein bunter Strauß von Programmiersprachen 297</p> <p><b>Kapitel 18 Bestandteile einer Programmiersprache 303</b></p> <p>Backus-Naur-Kuchenform 303</p> <p>Bezeichner und Konstanten 307</p> <p>Operatoren 308</p> <p>Gleich ist nicht gleich gleich 310</p> <p>Atomare Datentypen 310</p> <p>Kontrollstrukturen, so weit das Auge reicht 311</p> <p>Erlaubte Ausdrücke 312</p> <p>Ausnahmsweise eine Exception 314</p> <p>Angekettete Strings 316</p> <p>Ein Strom von Streams 316</p> <p>Argumente und Parameter 317</p> <p><b>Kapitel 19 Auf was Sie beim Programmieren achten sollten 321</b></p> <p>Reusability Reusability Reusability 321</p> <p>Abstraktion als Universalwaffe 323</p> <p>Wert eines Ausdrucks und Seiteneffekt 326</p> <p>Ende des Arrays 327</p> <p>Gefährliche Zeiger 329</p> <p><b>Kapitel 20 Programme entwickeln mit System 333</b></p> <p>Entwickeln in behaglicher Umgebung 333</p> <p>Bibliotheken ohne Bücher 335</p> <p>APIs effektiv nutzen 338</p> <p>Lebenszyklus eines Programms339</p> <p><b>Teil V: C und andere Vitamine</b><b> 343</b></p> <p><b>Kapitel 21 Wer A sagt, muss auch C sagen 345</b></p> <p>Das kleine A-B-C 345</p> <p>Programmaufbau in C 348</p> <p>Das sind Argumente 351</p> <p>Musterbeispiel verstehen 355</p> <p>Zeigerzauberwelt 358</p> <p><b>Kapitel 22 C als Muttersprache 363</b></p> <p>Atomare Datentypen363</p> <p>Operationen mit Operatoren 366</p> <p>Ein weites Feld von Arrays und Structures 367</p> <p>Zeichen in Ketten legen 369</p> <p>Kontrollstrukturen 372</p> <p>Mit Dateien arbeiten 378</p> <p>Standardkanäle 380</p> <p><b>Kapitel 23 Fiese Tricks in ANSI C 383</b></p> <p>Spiel mit den Pointern 383</p> <p>Warum kurz, wenn es noch kürzer geht? 386</p> <p>Zeiger und Felder 388</p> <p>C für flinke Finger 389</p> <p>Dynamisch trotz static 391</p> <p>Fehler auf dem Behandlungsstuhl 392</p> <p><b>Kapitel 24 Abheben mit C++ 395</b></p> <p>Objekte und Klassen 395</p> <p>Die Sache hat Methode 396</p> <p>Vererbungslehre 400</p> <p>Operatoren überladen 401</p> <p>Ein- und Ausgabe neu ordnen 402</p> <p>Strings zum Verlieben 403</p> <p>Streams und Stringstreams 408</p> <p>Ein Königreich für ein Template 408</p> <p>Öffnungszeiten der Standardbibliothek 410</p> <p>Werfen und Fangen: Ausnahmebehandlung 411</p> <p>Virtuelle Methoden 413</p> <p>Polymorphie und ihre Heilungschancen 417</p> <p><b>Kapitel 25 Apps mit Objective-C und Swift 419</b></p> <p>Apps für Eier 419</p> <p>Kurzer Plausch über Smalltalk 420</p> <p>Instanzen verstehen 422</p> <p>Synthetische Objekte 422</p> <p>.. Faulheit siegt! 425</p> <p>Design Pattern für Apps 426</p> <p>Schnelle Aufzählung 429</p> <p>Swift ist besser 429</p> <p><b>Teil VI: Eruption aus Java</b><b> 435</b></p> <p><b>Kapitel 26 Heißer Kaffee 437</b></p> <p>Java für alle 437</p> <p>Virtuelle Maschinen 438</p> <p>Bezeichner und Variablen 440</p> <p>Nicht einwickeln lassen 441</p> <p>Kontrolle mit Struktur 446</p> <p><b>Kapitel 27 Felder und mehr 449</b></p> <p>Arrays 449</p> <p>Iteration und Rekursion 452</p> <p>Grafische Komponenten und Applets 453</p> <p><b>Kapitel 28 Klasse Klassen 457</b></p> <p>Objekte der Begierde 457</p> <p>Kapseln mit Methode 458</p> <p>Von Face zu Interface 462</p> <p>Abstrakte Basisklassen 465</p> <p>Casting von Typen 466</p> <p>Vergleichen und Kopieren 468Inhaltsverzeichnis 21</p> <p><b>Kapitel 29 Sammeln für Java 471</b></p> <p>Collections verwenden 471</p> <p>Mit Iteratoren klettern 476</p> <p>Exceptions sinnvoll behandeln 477</p> <p>Zugesicherte Assertions 479</p> <p><b>Kapitel 30 Apps mit Android 481</b></p> <p>Entwickeln in der richtigen Umgebung 481</p> <p>XML und Android 484</p> <p>UI, tolle Elemente 486</p> <p><b>Teil VII: Datenstrukturen und Algorithmen für die Ewigkeit</b><b> 489 </b></p> <p><b>Kapitel 31 Algorithmen für den Hausgebrauch 491</b></p> <p>Systematik von Programmen 491</p> <p>Teile und herrsche! 492</p> <p>Zauberkraft durch Rekursion 493</p> <p>Türme von Hanoi 494</p> <p>Euklid & Co 497</p> <p>Analyse von Algorithmen ohne Komplexe 498</p> <p>O-Ton der O-Notation 499</p> <p><b>Kapitel 32 Elementare Datenstrukturen 505</b></p> <p>Abstrakte Datentypen 505</p> <p>Listige Listen 508</p> <p>Stacks im Keller 509</p> <p>Schlängelnde Queues 510</p> <p>Doppelt gemoppelte Deques 512</p> <p>Klang der Strings 515</p> <p>Struktur von Zeichenketten 515</p> <p>Aufspüren von Mustern 516</p> <p><b>Kapitel 33 Tabellen für alle Einsatzzwecke 519</b></p> <p>Struktur von Tabellen 519</p> <p>Sequenzielle Suche 522</p> <p>Binäre Suche 523</p> <p>Sortierverfahren 527</p> <p>Völlig legal: HashTables 539</p> <p>Hashing ohne Kollisionen 540</p> <p><b>Kapitel 34 Wald und Bäume überblicken 543</b></p> <p>Äste an Wurzeln 543</p> <p>Binärbäume für die Informatiker 546</p> <p>Ordnung in den Laden bringen 546</p> <p>Früchte der Syntaxbäume 551</p> <p>Entscheidungsbäume 553</p> <p><b>Kapitel 35 Jede Menge Graphen 555</b></p> <p>Graphen vor Gericht 555</p> <p>Erforschung von Graphen 557</p> <p>Schmerzlose Adjazenz 558</p> <p>Planierte Graphen 559</p> <p>Langer Weg zum kürzesten Graphen 561</p> <p><b>Teil VIII: Computerarchitektur als Gesamtkunstwerk</b><b> 565 </b></p> <p><b>Kapitel 36 Betriebssysteme 567</b></p> <p>Rechte und Pflichten 567</p> <p>Administratoren und DAUs 569</p> <p>Prominente Vertreter 570</p> <p>Ordnerstrukturen für Dateien 572</p> <p>Tasks den Prozess machen 575</p> <p>Nadel und Threads 577</p> <p>Virtuelle Echtzeitanforderungen 578</p> <p><b>Kapitel 37 Architektur von Software 581</b></p> <p>Architekten für Programme 581</p> <p>Gebäude mit drei Stockwerken 583</p> <p>Anforderungsanalysen 584</p> <p>Lasten- und Pflichtenhefte 585</p> <p>Modellieren mit UML 586</p> <p>Vorgehensmodell zur Software-Entwicklung 587</p> <p><b>Kapitel 38 Datenbanksysteme 589</b></p> <p>Bank für Daten 589</p> <p>Relationale Datenbanksysteme 590</p> <p>SQL im Crashkurs 595</p> <p>Offene Quellen 599</p> <p><b>Teil IX: Künstliche Intelligenz gegen natürliche Dummheit</b><b> 601 </b></p> <p><b>Kapitel 39 Führung durch die Asservatenkammer 603</b></p> <p>Cyborgs auf der Spur 603</p> <p>Wissen ohne Gewissen 606</p> <p>Planen und Entscheiden 607</p> <p>Musteranalyse und –erkennung 607</p> <p>Intelligente Agenten oder Suche oder was? 607</p> <p>Künstliche Wesen mit eigenem Bewusstsein 608</p> <p><b>Kapitel 40 Spielend suchen und finden 611</b></p> <p>Aufspüren mit GPS 611</p> <p>Bergsteiger-Methode 614</p> <p>Heuristische Suche im Heu 617</p> <p>Navigieren zu den Sternen mit dem A*-Algorithmus 619</p> <p>Spaß mit MINIMAX und Moritz 621</p> <p>Beschneidungen von Alpha bis Beta 624</p> <p><b>Kapitel 41 Lärmende Systeme 629</b></p> <p>Maschinelles Lernen 629</p> <p>Inferenz ohne Sperenzien 631</p> <p>Landung auf der Wissensbasis 632</p> <p>Induktive und deduktive Methoden 632</p> <p>Rauschen im Datenwald 633</p> <p>Lernen mit Konzept 634</p> <p>Entscheiden lernen mit Bäumen 638</p> <p>Lernen ohne Lehrer 644</p> <p><b>Kapitel 42 Expertensysteme für Profis 645</b></p> <p>Prolog 645</p> <p>Expertenwissen 649</p> <p>Diagnosen vom Elektronenhirn 651</p> <p>Fallbasiertes Schließen 652</p> <p>Vorhersagen treffen und reich warden 658</p> <p><b>Kapitel 43 Kunstvolle neuronale Netze 659</b></p> <p>Kopieren geht über Studieren 659</p> <p>Vorwärts zu den verketteten Netzen 662</p> <p>Rosenblatts Theorem 664</p> <p>Fortschritt durch Backpropagation 668</p> <p>Die Macht der Rückkopplungen 676</p> <p>Attraktive Attraktorennetze 678</p> <p>Grenzenlose Anwendungsfelder 680</p> <p><b>Teil X: Im Netz der Netze</b><b> 681 </b></p> <p><b>Kapitel 44 Ganz nach Protokoll 683</b></p> <p>Militärische Ideen 683</p> <p>Tanz um die Redundanz 684</p> <p>Schichten und Geschichten 685</p> <p>Hubs, Switches und Router 690</p> <p>Übersicht der wichtigsten Dienste 691</p> <p><b>Kapitel 45 Gestalten und Gestaltung im Web 695</b></p> <p>Webtechnologie für Insider 695</p> <p>HTML bis XML 699</p> <p>Unbegrenzte Möglichkeiten700</p> <p><b>Kapitel 46 Skriptsprachen 705</b></p> <p>Geschälte Shell-Skripte 705</p> <p>Kein bisschen umständlich: awk 709</p> <p>Perlentauchen mit perl 711</p> <p>Siegeszug von PHP 714</p> <p>JavaScript 716</p> <p><b>Kapitel 47 Socket- und Threadprogrammierung 719</b></p> <p>Spaß mit Client und Server 719</p> <p>Socken für die Sockets 720</p> <p>Prozesse und Threads 725</p> <p>Schutz durch Mutexe 728</p> <p>POSIX-Standard 728</p> <p>Eine eigene Bank bauen 729</p> <p><b>Kapitel 48 Durchblick und Ausblick 739</b></p> <p>Vom Web getrieben 739</p> <p>Ad hoc statt lang geplant 742</p> <p>Big Data für Big Brother 743</p> <p>Im Nebel der Cloud 744</p> <p>Weltweite Aussichten 745</p> <p><b>Teil XI: Die praktischen Seiten der theoretischen Informatik 747 </b></p> <p><b>Kapitel 49 Komprimierte Information 749</b></p> <p>Dreiklang der Information 749</p> <p>Transportieren und speichern 752</p> <p>Sinnfreies Messen von Information 753</p> <p>Gehalt für Entscheidungen 758</p> <p>Entropie als Theorie der Unordnung 760</p> <p>Kompressen ohne Mull 763</p> <p>Optimale Codes 764</p> <p><b>Kapitel 50 Formulare für formale Sprachen 775</b></p> <p>Alphabet und Grammatik 775</p> <p>Endliche Automaten und Sprachen 778</p> <p>Reguläre Sprachen 779</p> <p>Immer den Kontext beachten 781</p> <p>Pumpen für den Beweis 782</p> <p>Freiheit für den Kontext 784</p> <p><b>Kapitel 51 Logik und Korrektheit für Informatiker 789</b></p> <p>Logische Aussagen 789</p> <p>Prädikat wertvoll 792</p> <p>Armer Gödel 794</p> <p>Korrektheit von Programmen 796</p> <p>Formale Verifikation ohne Schmerzen 798</p> <p><b>Kapitel 52 Theorie für Unberechenbare 803</b></p> <p>Algorithmen entschlüsseln 803</p> <p>Anwerfen der Turing-Maschine 805</p> <p>Berechenbare Turing-Programme 809</p> <p>Halteproblem ohne Züge 811</p> <p><b>Kapitel 53 Mittel gegen theoretische Komplexe 815</b></p> <p>P wie praktische Probleme 815</p> <p>SAT-Probleme bei bestem Empfang 818</p> <p>Ganz bestimmt nicht-deterministisch 819</p> <p>Ein schwerer Rucksack 821</p> <p>Händler auf der Reise 821</p> <p>Cooks Geniestreich 822</p> <p>NP-Vollständigkeit und der Gral der Weisheit 823</p> <p><b>Teil XII: Top Secret</b><b> 829 </b></p> <p><b>Kapitel 54 Risiken und Manager 831</b></p> <p>Grundfeste der Informationssicherheit 831</p> <p>CIA-Triade 832</p> <p>Ganz sichere Fakten über Risiken 833</p> <p>Risikolebenszyklus 835</p> <p>Wichtige Rollen und Dokumente 839</p> <p>Information Security Policy 841</p> <p>Internationale Sicherheitszertifizierungen842</p> <p><b>Kapitel 55 Angriffsarten und Schutzmaßnahmen 843</b></p> <p>Offene und verborgene Bedrohungen 843</p> <p>Einbrecher ohne Handschuhe 844</p> <p>Soziales Hacken und Phishing 844</p> <p>Der Mann in der Mitte und andere Angriffsmöglichkeiten 847</p> <p>Technische Problemzonen 849</p> <p>Protokollschwächen 854</p> <p>Protokolle mit »S« 855</p> <p>Per Tunnel in die Sicherheit 857</p> <p>WLAN ohne böse Überraschung 857</p> <p><b>Kapitel 56 Vierbeiniger Besuch aus Troja 859</b></p> <p>Kleinstlebewesen in der Informatik 859</p> <p>Funktionsprinzip der Viren 860</p> <p>Infektionsarten 861</p> <p>Gemeine Viren 861</p> <p>Rasende Würmer 862</p> <p>Pferde, die keine sind 862</p> <p>Spam, Spam, Spam 866</p> <p>Antiviren als Antikörper 868</p> <p>EICAR-Test positive 870</p> <p>Logische Bomben 870</p> <p><b>Kapitel 57 Alice und Bob im Wunderland der Zahlen 873</b></p> <p>Dieser Abschnitt ist geheim 873</p> <p>Wfstdimvfttfmvohtwfsgbisfo 874</p> <p>Symmetrische Klassiker 878</p> <p>One Time Pad 882</p> <p>Paradox: Sichere Kommunikation über unsicheren Kanal 884</p> <p>Aufbau von Kryptosystemen 888</p> <p><b>Kapitel 58 Wände gegen Feuer 891 </b></p> <p>Moderne Sicherheitsinfrastrukturen 891</p> <p>Filteranlage für Pakete 893</p> <p>Besuch beim Statusinspektor 895</p> <p>Stellvertreter-Systeme für und gegen alles 897</p> <p>Eindringlinge geschickt identifizieren 899</p> <p><b>Teil XIII: Der Top-Ten-Teil 903 </b></p> <p><b>Kapitel 59 Zehn bedeutende Meilensteine der Informatik 905 </b></p> <p>Eine sehr, sehr alte Rechenmaschine 905</p> <p>Die digitale (Zeit-)Rechnung beginnt 906</p> <p>Der wirklich erste Computer 906</p> <p>Was wirklich berechenbar ist 907</p> <p>Spielend voranschreiten 907</p> <p>Personal Computer erobern die Welt 907</p> <p>Fenster und Mäuse 907</p> <p>Im Netz der Netze 908</p> <p>Die mobile Revolution 908</p> <p>Jetzt sind Sie am Zug! 908</p> <p><b>Kapitel 60 Die zehn schlimmsten Irrtümer der Informatik 909 </b></p> <p>Ende 911</p> <p>Stichwortverzeichnis 913</p>

E.-G. Haffner studierte an der Universitat Kaiserslautern Informatik und Mathematik und promovierte dort. Seit 2002 ist er Professor an der Hochschule Trier mit Lehrverantwortung fur die Studiengange Elektrotechnik, Medizintechnik sowie Wirtschaftsingenieurwesen.

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