Verfügbarkeit: Einführung in die Informatik

Einführung in die Informatik: objektorientiert mit Java ; mit 2 Tabellen

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Küchlin, Wolfgang (VerfasserIn), Weber, Andreas 1972- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2000
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Schlagworte:	Java <Programmiersprache> Objektorientierte Programmierung Java 2 Java > Programmiersprache
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XVI, 383 S. graph. Darst.
ISBN:	3540673849

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1. EINF¨UHRUNG UND ¨ UBERBLICK : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 1.1 BEDEUTUNG UND GRUNDPROBLEME DER INFORMATIK . 1 1.1.1 DIE BEDEUTUNG DES BERECHNENS VON FUNKTIONEN. 2 1.1.2 DAS PROBLEM DER KOMPLEXIT ¨ AT. 4 1 .2 KO N ZEP TIO ND ESB U CH ES. 5 1.2.1 OBJEKTORIENTIERUNG UND JAVA . 5 1.2.2 AUFBAU DES BUCHES. 7 1.2.3 VERWENDUNG IN DER GRUNDVORLESUNG INFORMATIK . 9 1.2.4 ENGLISCHE BEGRIFFE . . 9 TEIL I. KONZEPTE DER SOFTWARE-ENTWICKLUNG 2. DATENSTRUKTUREN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 13 2.1 EINLEITUNG. . . . . 1 3 2.2 REIHUNGEN ( ARRAYS) . 1 4 2.3 VERBUNDE ( RECORDS, STRUCTS). 1 4 2.4 TYP-KOMBINATIONEN VON REIHUNG UND VERBUND. 1 6 2.5 MODELLIERUNG DES ENTHALTENSEINS - REFERENZEN . 1 6 2.6 ABSTRAKTE DATENTYPEN UND OBJEKTE . 1 8 3. OBJEKTORIENTIERTE SOFTWARE-ENTWICKLUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 21 3.1 EINLEITUNG. . . . . 2 1 3.2 OBJEKTE, KLASSEN, ABSTRAKTE DATENTYPEN . 2 2 3.3 OBJEKTBEZIEHUNGEN . 2 5 3.3.1 INFORMATIONSFLUSS- UND CLIENT/SERVER-BEZIEHUNGEN . . . 2 6 3.3.2 EINSCHLUSSBEZIEHUNGEN ( HAS-A) . 2 9 3.3.3 SUBTYP- BZW. VERERBUNGSBEZIEHUNGEN ( IS-A). 3 1 3.4 OBJEKTORIENTIERTE ANALYSE UND ENTWURF . 3 2 3.4.1 ANALYSE EINER WERKST ¨ U CK - VER EIN ZELU N G SEIN H EIT . 3 3 3.5 ENTWURFSMUSTER . 3 8 X INHALTSVERZEICHNIS 3.5.1 BEISPIEL: ARCHITEKTURMUSTER EINER GER ¨ ATEFERNSTEUERUNG . 3 8 3.6 ¨ UBUNGEN . 4 2 4. ALGORITHMEN UND ALGORITHMISCHE SPRACHKONZEPTE : : : : : : : : : : : : : : : : 43 4.1 EINLEITUNG UND BEGRIFFSDEFINITION . 4 3 4.2 BEISPIEL: BERECHNUNG DER MODULUS-FUNKTION . . 4 6 4.2.1 DER REKURSIVE ANSATZ . 4 6 4.2.2 EIN REKURSIVES VERFAHREN IN MATHEMATISCHER NOTATION . 4 6 4.2.3 EIN REKURSIVES VERFAHREN IN JAVA . 4 8 4.2.4 DER STRUKTURIERT-ITERATIVE ANSATZ . 4 9 4.2.5 EIN STRUKTURIERT-ITERATIVES VERFAHREN IN JAVA . 4 9 4.3 ALGORITHMISCHE NOTATION UND ABSTRAKTE SPRACHKONZEPTE . . . 5 1 4.3.1 ABSTRAKTE BESCHREIBUNG VON ALGORITHMEN. . . . 5 2 4.3.2 PROGRAMMIERSPRACHLICHE GRUNDKONZEPTE ZUR BESCHREIBUNG VO NA LG O R ITH MEN. 5 4 4.4 ¨ UBUNGEN . 6 0 TEIL II. SPRACHKONZEPTE UND IHRE VERWIRKLICHUNG IN JAVA 5. GRUNDLAGEN DER RECHNERARCHITEKTUR UND ELEMENTARE DATENTYPEN : : : 63 5.1 SPEICHERAUFBAU . 6 4 5.2 BIN ¨ ARE REPR ¨ ASENTATION GANZER ZAHLEN . . . . 6 5 5.2.1 REPR ¨ ASENTATION VON BITMUSTERN . . . 6 8 5.3 BIN ¨ ARE REPR ¨ ASENTATION VON ZEICHEN. . 6 8 5.3.1 DER ASCII -ZEICHENSATZ. . . . 6 8 5.4 GLEITKOMMAZAHLEN . . 7 0 5.5 ARITHMETIK IN JAVA . . . 7 1 5.5.1 GANZZAHL-ARITHMETIK . 7 1 5.5.2 GLEITKOMMA-ARITHMETIK . 7 2 5.6 ¨ UBUNGEN . 7 3 6. GRUNDKONZEPTE VON PROGRAMMIERSPRACHEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 77 6.1 EINLEITUNG UND ¨ UBERSICHT . . . 7 7 6.2 PROGRAMMENTWICKLUNG IN JAVA. . . 7 9 6.2.1 DIE STRUKTUR VON JAVA. . . . . 7 9 6.2.2 EIN RAHMENPROGRAMM F ¨ UR JAVA-ANWEISUNGEN . 8 0 6.3 ELEMENTARE DATENTYPEN. . . . . 8 2 6.4 VARIABLEN, REFERENZEN, ZUWEISUNGEN . . . 8 3 6.4.1 REIHUNGSVARIABLEN . . 8 5 6.5 OPERATOREN UND AUSDR ¨ U CKE. 8 6 6.5.1 ZUWEISUNGSOPERATOREN . . . . 8 6 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.5.2 ARITHMETISCHE OPERATOREN . 8 7 6.5.3 BOOLESCHE OPERATOREN . . . . 8 7 6.5.4 BITMUSTER. . . . 8 9 6.5.5 AUSDR ¨ U CKE. 9 0 6.5.6 SYNTAX VON AUSDR ¨ U CKEN. 9 1 6.5.7 PR ¨ AZEDENZ VON OPERATOREN. 9 1 6.5.8 SEMANTIK VON AUSDR ¨ U CKEN. 9 2 6.5.9 BEDINGTE AUSDR ¨ U CKE. 9 4 6.5.10 TYPKONVERSIONEN. . . . 9 5 6.6 ANWEISUNGEN . . 9 8 6.6.1 BL ¨ OCKE, G ¨ ULTIGKEITSBEREICH UND LEBENSDAUER . . 9 9 6.6.2 BEDINGTE ANWEISUNGEN ( IF UND SWITCH ).1 0 2 6.6.3 SCHLEIFENKONSTRUKTE ( WHILE , DO - WHILE , FOR ) .1 0 5 6.6.4 MARKEN, BREAK UND CONTINUE .1 0 8 6.7 UNTERPROGRAMME - PROZEDUREN UND FUNKTIONEN .1 1 0 6.7.1 KONZEPTE UND TERMINOLOGIE .1 1 0 6.7.2 UNTERPROGRAMME IN JAVA . .1 1 4 6.7.3 PARAMETER ¨ UBERGABE UND LAUFZEITSTAPEL. .1 1 6 6.7.4 SPEZIFIKATION VON UNTERPROGRAMMEN . . .1 2 4 6.7.5 REKURSION . . .1 2 8 6.7.6 ALLGEMEINE REKURSION UND SPEICHERVERWALTUNG . . . .1 3 1 6.8 ¨ UBUNGEN .1 3 4 7. KLASSEN UND H ¨ OHERE DATENTYPEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 137 7.1 EINF ¨ UHRUNG UND ¨ UBERBLICK . .1 3 7 7.2 OBJEKTE, FELDER UND METHODEN. . .1 3 8 7.2.1 ¨ UBERLADEN VON METHODEN .1 4 1 7.2.2 KLASSENVARIABLEN UND KLASSENMETHODEN .1 4 2 7.2.3 PAKETE ( PACKAGES).1 4 3 7.2.4 KAPSELUNG UND ZUGRIFFSKONTROLLE .1 4 4 7.2.5 KONTRAKT UND AUFRUFSCHNITTSTELLE .1 4 5 7.2.6 VERWALTUNG VON OBJEKTEN IM SPEICHER.1 4 6 7.2.7 INITIALISIERUNG UND KONSTRUKTOREN . .1 4 9 7.2.8 SELEKTOREN . . .1 5 1 7.2.9 BEISPIEL EINES DATENTYPS: KOMPLEXE ZAHLEN . . .1 5 4 7.3 OBJEKTE F ¨ UR AUSNAHMEN ( EXCEPTIONS) .1 5 6 7.3.1 EINLEITUNG UND ¨ UBERBLICK.1 5 6 7.3.2 AUSNAHMEKLASSEN . .1 5 8 7.3.3 DIE THROW - A N W EISU N G.1 6 0 7.3.4 DER RAHMEN TRY - CATCH - FINALLY .1 6 1 7.3.5 DEKLARATION VON AUSNAHMEN MIT THROWS .1 6 2 XII INHALTSVERZEICHNIS 7.4 REIHUNGEN (ARRAYS) .1 6 4 7.4.1 KONZEPTE UND TERMINOLOGIE .1 6 4 7.4.2 EINDIMENSIONALE REIHUNGEN .1 6 4 7.4.3 SKALAR- UND VEKTOR-OPERATIONEN .1 6 6 7.4.4 VEKTOREN . . . .1 6 8 7.4.5 MEHRDIMENSIONALE REIHUNGEN . .1 6 9 7.5 ZEICHENKETTEN ( STRINGS).1 7 2 7.5.1 VER ¨ ANDERLICHE ZEICHENKETTEN . . . . .1 7 3 7.6 LISTEN . .1 7 4 7.6.1 KONZEPTE, TERMINOLOGIE UND ENTWURF .1 7 4 7.6.2 DIE IMPLEMENTIERUNG VON LISTEN .1 7 6 7.6.3 EINF ¨ UGEN EINES ELEMENTES .1 7 8 7.6.4 SORTIERTES EINF ¨ UGEN EINES ELEMENTS . . . .1 7 9 7.6.5 INVERTIEREN EINER LISTE . . .1 8 1 7.6.6 DOPPELT VERKETTETE LISTEN.1 8 3 7.7 STAPEL ( STACKS).1 8 7 7.7.1 KONZEPT UND TERMINOLOGIE .1 8 7 7.7.2 IMPLEMENTIERUNG VON STACKS . . . .1 8 8 7.8 WARTESCHLANGEN ( QUEUES) .1 8 9 7.8.1 KONZEPT UND TERMINOLOGIE .1 8 9 7.8.2 IMPLEMENTIERUNG VON QUEUES . . .1 8 9 7.9 ¨ UBUNGEN .1 9 0 8. H ¨ OHERE OBJEKTORIENTIERTE KONZEPTE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 191 8.1 EINLEITUNG. . . . .1 9 1 8.2 VERERBUNG UND ABGELEITETE KLASSEN .1 9 3 8.2.1 DER ZUGRIFFSSCHUTZ PROTECTED IN KLASSENHIERARCHIEN . . . . 195 8.2.2 KONSTRUKTOREN IN KLASSEN-HIERARCHIEN . .1 9 6 8.3 VIRTUELLE FUNKTIONEN UND DYNAMISCHES BINDEN .1 9 8 8.3.1 KONZEPTE UND TERMINOLOGIE .1 9 8 8.3.2 REALISIERUNG DES DYNAMISCHEN BINDENS .2 0 1 8.3.3 KLASSENKONTRAKTE UND VIRTUELLE FUNKTIONEN . . .2 0 2 8.3.4 TYPANPASSUNGEN IN KLASSENHIERARCHIEN .2 0 3 8.3.5 ZUGRIFFSREGELN UND AUSWAHLREGELN IN KLASSENHIERARCHIEN - ¨ U B ER SCH R EIB ENU N DVER D ECKEN.2 0 4 8.4 ABSTRAKTE KLASSEN UND INTERFACES .2 0 8 8.4.1 ABSTRAKTE KLASSEN. . .2 0 8 8.4.2 SCHNITTSTELLEN ( INTERFACES) .2 0 9 8 .5 MEH R FACH VER ER BU N G.2 0 9 8.6 GENERISCHES PROGRAMMIEREN .2 1 1 8.6.1 GENERISCHE DATENTYPEN . .2 1 1 INHALTSVERZEICHNIS XIII 8.6.2 GENERISCHE METHODEN . . .2 1 2 8.6.3 EXPLIZITE TYPKONVERSION .2 1 4 8.6.4 KLASSEN-MUSTER ( TEMPLATE CLASSES).2 1 5 8.6.5 GENERISCHE FUNKTIONSPARAMETER .2 1 6 8.7 ¨ UBUNGEN .2 2 0 9. DAS " ABSTRACT WINDOW TOOLKIT" (AWT) VON JAVA : : : : : : : : : : : : : : : : : 221 9.1 GRAPHISCHE KOMPONENTEN .2 2 1 9.1.1 KLASSENHIERARCHIE DER GRAPHISCHEN KOMPONENTEN . .2 2 1 9.1.2 FUNKTIONALIT ¨ AT VON COMPONENT .2 2 1 9.1.3 DIE KLASSE GRAPHICS .2 2 3 9.1.4 CONTAINER. . . .2 2 4 9.1.5 FRAMES .2 2 4 9.1.6 APPLETS .2 2 5 9.2 EREIGNISSE ( EVENTS) .2 2 6 9.2.1 AWT - E VEN TS .2 2 6 9.2.2 EREIGNISQUELLEN UND EREIGNISEMPF ¨ AN G ER .2 2 6 9.2.3 ADAPTER-KLASSEN . . . .2 2 8 9.3 EIN BEISPIEL: EIN RAHMEN ZUM ZEICHNEN REELLER FUNKTIONEN .2 2 8 9.4 EIN GR ¨ OSSERES BEISPIEL: DARSTELLUNG EINER WINTERLANDSCHAFT . .2 3 2 9.4.1 ANFORDERUNGSANALYSE .2 3 2 9.4.2 OBJEKTORIENTIERTE ANALYSE UND DESIGN .2 3 2 9.4.3 IMPLEMENTIERUNG DER KLASSEN . . .2 3 5 TEIL III. ALGORITHMEN UND WEITERF¨UHRENDE DATENSTRUKTUREN 10. THEORIE DER ALGORITHMENKONSTRUKTION : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 247 10.1 EINLEITUNG UND ¨ UBERBLICK . . .2 4 7 10.1.1 MOTIVATION UND BEGRIFFSDEFINITION .2 4 7 10.1.2 NOTATION. . . . .2 4 9 10.2 PROBLEMSPEZIFIKATION UND KORREKTHEITSBEWEISE .2 5 0 10.2.1 SPEZIFIKATION .2 5 0 10.2.2 PARTIELLE KORREKTHEIT .2 5 2 10.2.3 TERMINIERUNG.2 5 2 10.2.4 BEISPIEL: BERECHNUNG DER QUADRATWURZEL .2 5 3 10.3 SCHEMATA F ¨ U RD ENA LG O R ITH MEN EN TW U R F.2 5 6 10.4 AUFWAND UND ASYMPTOTISCHE KOMPLEXIT ¨ AT .2 5 9 10.4.1 EXAKTE BESTIMMUNG DER KOMPLEXIT ¨ AT.2 6 0 10.4.2 ASYMPTOTISCHE NOTATION .2 6 3 XIV INHALTSVERZEICHNIS 11. SUCH-ALGORITHMEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 269 11.1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG. .2 6 9 11.2 LINEARE SUCHE .2 6 9 11.2.1 SUCHE MIT W ¨ ACH TER.2 7 0 11.2.2 KOMPLEXIT ¨ ATD ERLIN EAR ENS U CH E .2 7 1 11.3 DIVIDE-AND-CONQUER-SUCHE .2 7 2 11.3.1 KOMPLEXIT ¨ AT DER BIN ¨ AR ENS U CH E.2 7 3 11.4 KOMBINATIONS-SUCHE. .2 7 4 12. SORTIER-ALGORITHMEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 277 12.1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG. .2 7 7 12.2 GREEDY-SORTIEREN . . . .2 7 8 12.2.1 SORTIEREN DURCH AUSWAHL . .2 7 8 12.2.2 SORTIEREN DURCH EINF ¨ U G EN.2 8 0 12.2.3 SORTIEREN DURCH AUSTAUSCHEN. . . .2 8 1 12.3 DIVIDE-AND-CONQUER-SORTIEREN. . . .2 8 2 12.3.1 QUICKSORT. . . .2 8 3 12.3.2 SORTIEREN DURCH MISCHEN . .2 8 6 12.4 ¨ UBUNGEN .2 8 9 13. B ¨ AUME : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 291 13.1 EINLEITUNG UND TERMINOLOGIE .2 9 1 13.2 GRAPHEN UND B ¨ AU ME.2 9 2 13.2.1 GERICHTETE GRAPHEN .2 9 2 13.2.2 UNGERICHTETE GRAPHEN . . .2 9 3 13.2.3 B ¨ AUME ALS UNGERICHTETE GRAPHEN .2 9 4 13.3 EIGENSCHAFTEN VON B ¨ AU MEN .2 9 4 13.4 IMPLEMENTIERUNG VON B ¨ AU MEN.2 9 6 13.5 BAUMDURCHL ¨ AU F E .2 9 7 13.5.1 AKTIONSOBJEKTE F ¨ UR BAUMDURCHL ¨ AU F E .2 9 7 13.5.2 PR ¨ AO R D ER- S EQ U EN Z.2 9 9 13.5.3 POSTORDER-SEQUENZ . .3 0 1 13.5.4 INORDER-SEQUENZ . . . .3 0 2 13.5.5 LEVELORDER-SEQUENZ .3 0 4 13.5.6 OPTIMIERUNG DER BAUMDURCHL ¨ AU F E .3 0 5 13.6 ¨ UBUNGEN .3 0 7 14. HASHING : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 309 14.1 EINLEITUNG. . . . .3 0 9 14.2 HASH-FUNKTIONEN . . . .3 1 0 14.3 KOLLISIONSBEHANDLUNG .3 1 2 14.3.1 SEPARATES KETTEN . . .3 1 2 INHALTSVERZEICHNIS XV 14.3.2 OFFENES ADRESSIEREN . .3 1 3 14.4 HASH-TABELLEN IN JAVA .3 1 3 14.5 ¨ UBUNGEN .3 1 6 TEIL IV. THEORETISCHE GRUNDLAGEN 15. MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 319 15.1 EINLEITUNG. . . . .3 1 9 15.2 MENGEN. .3 2 0 15.3 RELATIONEN . . . .3 2 1 15.3.1 BIN ¨ ARE RELATIONEN. . .3 2 2 15.3.2 ¨ AQUIVALENZRELATIONEN .3 2 3 15.4 FUNKTIONEN . . . .3 2 4 15.4.1 PARTIELLE FUNKTIONEN .3 2 4 15.4.2 TOTALE FUNKTIONEN. .3 2 4 15.4.3 DEFINITIONS- UND BILDBEREICH VON FUNKTIONEN . .3 2 4 15.4.4 EIGENSCHAFTEN VON FUNKTIONEN . .3 2 5 15.4.5 CHARAKTERISTISCHE FUNKTIONEN . . .3 2 5 15.5 ORDNUNGEN . . . .3 2 6 15.5.1 PARTIELLE UND TOTALE ORDNUNGEN . .3 2 6 15.5.2 LEXIKOGRAPHISCHE ORDNUNG .3 2 7 15.5.3 MULTISET-ORDNUNGEN . .3 2 8 15.6 DAS PRINZIP DER VOLLST ¨ ANDIGEN INDUKTION.3 2 9 15.7 ¨ UBUNGEN .3 3 0 16. EINF¨UHRUNG IN DIE LOGIK : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 333 16.1 EINLEITUNG. . . . .3 3 3 16.2 DIE ALGEBRA DER BOOLESCHEN WAHRHEITSWERTE. .3 3 4 16.3 AUSSAGENLOGIK (PROP).3 3 5 16.3.1 DIE SYNTAX DER AUSSAGENLOGIK . .3 3 5 16.3.2 SEMANTIK DER AUSSAGENLOGIK. . . .3 3 6 16.4 PR ¨ ADIKATENLOGIK ERSTER STUFE (FOPL).3 3 9 16.4.1 SYNTAX VON FOPL.3 3 9 16.4.2 SEMANTIK VON FOPL.3 4 0 16.5 BEWEISE .3 4 2 16.5.1 LOGISCHE ¨ AQUIVALENZEN . . .3 4 2 16.5.2 ABLEITUNGEN UND LOGIK-KALK ¨ U LE.3 4 3 16.5.3 BEWEISB ¨ AU ME .3 4 5 16.6 ¨ UBUNGEN .3 4 6 XVI INHALTSVERZEICHNIS 17. KORREKTHEIT VON UNTERPROGRAMMEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 347 17.1 TERMINOLOGIE UND PROBLEMSTELLUNG .3 4 7 17.2 DER HOARE-KALK ¨ U L .3 4 9 17.2.1 REGELN DES HOARE-KALK ¨ U LS.3 5 0 17.2.2 KONSEQUENZREGELN .3 5 2 17.2.3 ZUWEISUNGSAXIOM. . .3 5 2 17.2.4 SEQUENZREGEL. .3 5 5 17.2.5 ALTERNATIVREGELN . . . .3 5 7 17.2.6 ITERATIONSREGEL . .3 5 9 17.3 ¨ UBUNGEN .3 6 2 LITERATURVERZEICHNIS : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 363 INDEX : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 367
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