Informatik (Subject) / GIF (Lesson)

Grundlagen der Informatik für Ingenieure

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• Was ist und welche Eigenschaften hat ein Algorithmus? eindeutige Beschreibung eines in mehreren Schritten durchzuführenden Vorgangs zur Lösung einer bestimmten Klassen von Problemen Terminiertheit Korrektheit Determiniertheit Zeitkomplexität
• Was ist ein Programm? Formulierung eines Algorithmus und der zugehörigen Datenstrukturen in einer übersetzbaren oder ausführbaren Maschinensprache
• Was ist ein Prozess? unter Verwendung eines Prozessors  ausgeführtes Programm
• Was sind Templates? erlauben "Klassenschablonen" mit Typparametern zur Implementierung generischer Klassen, welche mit konkreten Typen wiederverwendet werden können
• Was ist eine Bildsynthese? automatische Projektion der geometrischen Modelle auf ein Ausgabemedium in der Regel auf Raster
• Was ist im Sinne der OOP eine Klasse? fassen Objekte mit gleichen Attributen und Methoden zsm 
• Was sind Objekte im Sinne der OOP? Instanzen der Klasse
• Was ist die Kapselung im Sinne der OOP? unterscheidet die nach außen sichtbare Attribute von internen Eigenschaften, die vor Nutzer verborgen bleiben sollen private → nur innerhalb der Klasse public → frei zugreifbar protected → für abgeleitete Klassen
• Was ist eine Datenbank (DB)? strukturierte Sammlung dauerhaft gespeicherter Daten für konkretes Anwendungsszenario
• Was ist ein Datenbankmanagementsystem (DBMS)? Sammlung von ausführbaren Programm, um alle Zugriffe auf Datenbank zu ermöglichen
• Was ist ein Datenbanksystem (DBS)? durch Datenbankmanagementsystem zugreifbare Datenbank für konkretes Anwendungsszenario
• BubbleSort "große Blasen überholen kleinere" sehr einfach, auch wenig effizient best-case: O(n) average und worst-case: O(n2)
• MergeSort "Teile und herrsche" effizient O(n ⋅ log n) für best, average und worst-case
• Rucksackproblem Rucksack so packen, dass Kapazität nicht überschritten wird und Nutzen maximal ist O(2n)
• Binärbaum Wurzel (Gesamtheit) → Verzweigungen (Unterzeilungen) → Blätter (kleinste Einheiten) O(log n) für balancierte Bäume
• Methoden der geometrischen Transformation Kantenmodell: Darstellung eines Objekts nur durch seine angrenzenden Kanten Boundary Representation (BREP): Darstellung eines 3D-Objekts durch die es begrenzenden Flächen (beliebige Polygone, Freiformflächen) Polygonnetze Voxelgitter, Octrees
• Stack vs Queue Stack (Stapelspeicher LIFO): bearbeitet aktuellste Daten und packt diese bei dringerenden Daten auf den Stapel Verwendung: Mikroprozessoren Programmstack bei Aufruf von Funktionen werden Daten auf Stack gepackt Operationen: push/pop/(peek) Queue (Warteschlange FIFO): Daten werden, sobald sie nicht sofort bearbeitet werden können, in Warteschlange gestellt→systematisches Abarbeiten Verwendung: Simulation von Produktions- und Transportprozessen Operationen: enqueue/dequeue
• Internet Protocol (IP) Protokoll zur Übertragung von Datenpaketen über die Grenzen lokaler Netzwerke hinweg eindeutige Identifizierung wie läuft Verbindungsaufbau sowie Übertragung von Daten zwischen Netzwerken ab?
• Operationen auf Tabellen Selektion: Auswahl von Tupeln (Zeilen) durch Angabe einer Auswahlbedingung Projektion: Auswahl von Attributen (Spalten) durch Angabe von deren Namen Verbundoperationen: Zusammenführen von Tupeln verschiedener Relationen (Tabellen) über Verfolgung von Fremdschlüsselbeziehungen oder durch die Angabe von Verbundbeziehungen Mengenoperationen: z.B. Vereinigung oder Schnittmenge von Relationen
• Headerdatei enthält Deklarationen von Fkt., Variablen, Konst. und auch Klassendef. kann in anderen Programmdateien genutzt werden (Implementierung)
• Codedatei enthält Definition von einer Funktion und main als Einstiegspunkt für ausführbares Programm
• include-Anweisung Einbettung von Quelltexten in Programm
• define-Anweisung Zuordnung von Werten, Variablen für Ausdrücke
• Compiler übersetzt Quelltext in Maschinensprache überprüft Syntax vorher schneller als Interpreter Quelltext geschützt und nicht rekonstruierbar
• Interpreter Übersetzung in Maschinesprache während Ausführung des Anwendungsprogramms Laufzeitfehler durch Syntaxfehler möglich langsamer in Ausführung als compiler Quelltext nicht geschützt→bleibt offen für Anpassung und Korrektur plattformunabhängig
• Call/Pass by Value Parameter als Kopie übergeben und kann innerhalb der Funktion verändert werden, ohne dass sich die Änderungen auf den ursprünglichen Wert auswirken z.B. mittelwert(a,b) 
• Call/Pass by Reference Parameter als Referenz übergeben→Änderungen wirken sich auf ursprünglichen Wert aus z.b. tausche(a,b)
• Rekursion bezeichnet Technik, eine Funktion durch sich selbst zu definieren→kann sich selbst, direkt oder indirekt, aufrufen
• Schleifen abweisende Schleifen:  while-Schleife: Bedingung wird vor dem Ausführen überprüft→Anweisung muss nicht ausgeführt werden  for-Schleife: Zählvariable von Anweisung getrennt, Zählschleife zum Durchlaufen von Wertebereichen für eine Variable nicht-abweisende Schleifen: do-while-Schleife: Bedingung wird nach dem Ausführen überprüft→Anweisung wird mindestens einmal ausgeführt
• Kodierung einer Gleitkommazahl vom Typ float 1. Vorzeichen (1 Bit)  0 plus, 1 minus 2. Charakteristik (8 Bits) Verschiebung des Kommas nach links oder rechts kodierter Exponent 3. Mantisse (23 Bits) Nachkommastellen in binärer und normierter Schreibweise
• Rechnerarchitekturen Von-Neumann: besteht aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), die mit einem Bussystem verbunden ist, das aus 3 Leitungssystemen besteht (Steuerbus, Datenbus, Adressbus) nur ein Bussystem/Speicher notwendig→gleichberechtigter Datenspeicher flexible Aufteilung Speichers für Programme und Daten Harvard: besteht aus einer CPU, die mit 2 Bussystemene verbunden ist Speicherwerk besteht aus getrennten Speichern für Daten und Programme doppeltes Bussystem→zwei Befehle können gleichzeitig ausgeführt werden

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