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System Engineering-Ansicht

Modultyp
Grundlagen
Pflichtmodul Wahlbereich
Spezialisierungsbereich Anzahl Semesterwochenstunden CP Angeboten in jedem
V Ü S P Proj. Anzahl
Praktische Informatik 2
2 2 0 0 0 4 6 angeboten in jedem SoSe
Practical Computer Science 2         Berechnung des Workloads
Vorgesehenes Semester 2. Semester
Lernziele

  • Typische Datenstrukturen identifizieren und problemadäquat einsetzen können.
  • Datenstrukturen und Algorithmen in Java umsetzen können.
  • Wesentliche Algorithmen der Informatik erklären, anwenden und modifizieren können.
  • Algorithmische Alternativen bezüglich der Eignung für ein Problem beurteilen können.
  • Grundbegriffe der formalen Verifikation erläutern können.
  • Die Komplexität von einfachen Algorithmen analysieren können.
  • Eine komplexe Entwicklungsumgebung nutzen können.
  • Generische und funktionale Konzepte in eigenen Programmen einsetzen können.
  • In Gruppen Probleme analysieren und gemeinsam Lösungsstrategien entwickeln und präsentieren können.

Die Vorlesungen Praktische Informatik 1 und 2 vermitteln essenzielles Grundwissen und Basisfähigkeiten, deren Beherrschung für nahezu jede vertiefte Beschäftigung mit Informatik – sowohl in der industriellen Anwendung, als auch in der Forschung – Voraussetzung ist.

Lerninhalte

  1. Algorithmen: Begriff des Algorithmus – Beschreibung von Algorithmen – Algorithmische Umsetzung kanonischer Operationen auf Datenstrukturen – Grundlegende Strategien: Greedy, Divide-and-Conquer, Backtracking, dynamische Programmierung
  2. Komplexität von Algorithmen – O(n)-Notation und asymptotische Analyse
  3. Suchen und Sortieren auf Arrays: Binäre Suche – Quicksort und weitere Sortieralgorithmen – Komplexitätsvergleiche
  4. Mengen – Multimengen – Relationen – Funktionen: Datenstrukturen und Algorithmen zur Realisierung kanonischer Operationen (z.B. Mengenalgebra)
  5. Listen – Stapel – Warteschlangen: Datenstrukturen zur Realisierung (Arrays versus Verkettung und dynamische Speicherallokation für Elemente), Algorithmen zur Realisierung kanonischer Operationen (Listentraversion, Anfügen, Einfügen, Löschen, Suchen, Stack-Operationen, FIFO-Warteschlangenoperationen)
  6. Bäume: Binäre Bäume, AVL-Bäume, Rot-Schwarz-Bäume, B-Bäume – Suchen, Einfügen, Löschen, Traversion
  7. Hashing: Hash-Array, Hashfunktion, Hash Buckets, offenes Hashing
  8. Graphen: ungerichtete, gerichtete, gewichtete Graphen – Repräsentation durch Knoten- und Kantenlisten, durch Adjazenzmatrizen, Adjazenzlisten – Algorithmen auf Graphen: Breitensuche, Tiefensuche, kürzeste Wege auf gewichteten Graphen: Dijkstras Algorithmus, minimal aufspannende Bäume: Algorithmen von Prim et al. und Kruskal
  9. Spezifikation von Programmen: Vor- und Nachbedingungen – Invarianten
  10. Verifikation: Partielle und totale Korrektheit sequenzieller Programme – Formale Verifikation, z.B. Hoare Logik (Pre-/Postconditions) – Eigenschaftsbeweis durch Strukturelle Induktion

Lehrveranstaltung(en):

  • 03-IBGP-PI2 Praktische Informatik 2: Algorithmen und Datenstrukturen

Prüfungsformen

KP, PL1: 70\%, PL2: 30\%, Portfolio, Klausur

Dokumente (Skripte, Programme, Literatur, usw.)

  • G. Saake und K.-U. Sattler: Algorithmen und Datenstrukturen. dpunkt.verlag, Heidelberg (2004)
  • R. Schiedermeier: Programmieren mit Java. Pearson, München (2005)

Weitere Informationen (Beispielprogramme, Musterlösungen, im WWW verfügbare Literatur) sind auf der Web-Seite der Veranstaltung zu finden.

Lehrende: Dr. T. Röfer, N.N. Verantwortlich: Prof. Dr. U. Bormann
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