Informatik: Eine Grundlegende Einführung. Band 2: Systemstrukturen Und Theoretische Informatik

ISBN-13: 9783540643920 / Niemiecki / Twarda / 1998 / 404 str.

Manfred Broy

Opis

Diese in der Neuauflage zweibandige Einfuhrung behandelt die fundamentalen Modelle, Formalismen und sprachlichen Konstruktionen sowie die wichtigsten Anwendungsgebiete und technischen Konzeptionen der Informatik. Die Darstellung zeichnet sich durch saubere formale Fundierung und begriffliche Klarheit aus. Der vorliegende Band 2 fasst die in der 1. Auflage getrennt erschienenen Teile III und IV zusammen. Teil III behandelt Grundbegriffe und Beschreibungstechniken fur verteilte informationsverarbeitende Systeme sowie systemnahe Programmierung und Betriebssysteme. Teil IV geht auf die wesentlichen Inhalte der Theoretischen Informatik ein bis hin zur Objektorientierung und stellt mit einem abschliessenden Ausblick auf Anwendungen der Informatik den Bezug zu aktuellen Fragen her."

Spis treści

III Systemnahe Programmierung.- 1. Prozesse, Koordination und Kommunikation in verteilten Systemen.- 1.1 Prozesse.- 1.1.1 Aktionsstrukturen als Prozesse.- 1.1.2 Strukturierung von Prozessen.- 1.1.3 Sequentielle Prozesse und Aktionsspuren.- 1.1.4 Zerlegung von Prozessen in Teilprozesse.- 1.1.5 Aktionen als Zustandsübergänge.- 1.2 Systembeschreibung durch Mengen von Prozessen.- 1.2.1 Petri-Netze.- 1.2.2 Prozeßalgebren.- 1.2.3 Synchronisation und Koordination von Agenten.- 1.2.4 Prädikate über Prozessen.- 1.3 Programmiersprachen zur Beschreibung kommunizierender Systeme.- 1.3.1 Kommunikation durch Nachrichtenaustausch.- 1.3.2 Gemeinsame Programmvariable und gemeinsamer Speicher.- 1.3.3 Sprachmittel für parallele Abläufe.- 1.3.4 Ein-/Ausgabeströme.- 2. Betriebssysteme und Systemprogrammierung.- 2.1 Grundlegende Betriebssystemaspekte.- 2.1.1 Aufgaben eines Betriebssystems.- 2.1.2 Betriebsarten.- 2.1.3 Ein einfaches Betriebssystem für den Stapelbetrieb.- 2.1.4 Ein einfaches Betriebssystem für Multiplexbetrieb.- 2.2 Benutzerrelevante Aspekte von Betriebssystemen.- 2.2.1 Kommandosprache.- 2.2.2 Benutzerverwaltung.- 2.2.3 Zugriff auf Rechenleistung.- 2.2.4 Dateiorganisation und -verwaltung.- 2.2.5 Übertragungsdienste.- 2.2.6 Zuverlässigkeit und Schutzaspekte.- 2.3 Betriebsmittelzuteilung.- 2.3.1 Prozessorvergabe.- 2.3.2 Hauptspeicherverwaltung.- 2.3.3 Zuteilung der Ein-/Ausgabegeräte.- 2.3.4 Betriebsmittelvergabe im Mehrprogrammbetrieb.- 2.3.5 Betriebsmittelzuteilung im Dialogbetrieb.- 2.4 Techniken der Systemprogrammierung.- 2.4.1 Das Unterbrechungskonzept.- 2.4.2 Koordination und Synchronisation.- 2.4.3 Segmentierung.- 2.4.4 Seitenaustauschverfahren.- 2.4.5 Verschiebbarkeit von Programmen.- 2.4.6 Simultane Benutzbarkeit von Unterprogrammen.- 2.4.7 Steuerung von E/A-Geräten.- 2.5 Betriebssystemstrukturen.- 2.5.1 Betriebssystemstrukturierung.- 2.5.2 Prozeßorientierte Betriebssystemstrukturen.- 3. Interpretation und Übersetzung von Programmen.- 3.1 Lexikalische Analyse von Programmiersprachen.- 3.1.1 Die Vorgruppierabbildung.- 3.1.2 Ein ausführlicheres Beispiel AS.- 3.1.3 Lexikalische Analyse von AS.- 3.2 Zerteilung von Programmen.- 3.2.1 Abstrakte Syntax.- 3.2.2 Baumdarstellung von AS-Programmen.- 3.2.3 Parsen von AS-Programmen.- 3.3. Kontextbedingungen.- 3.3.1 Kontextbedingungen und Prädikate.- 3.3.2 Kontextbedingungen für die Programmiersprache AS.- 3.3.3 Syntaktische Analyse von AS.- 3.4 Interpretation von Programmiersprachen.- 3.4.1 Semantik.- 3.4.2 Syntax und Semantik.- 3.4.3 Eingabe und Ausgabe.- 3.4.4 Interpretierer.- 3.4.5 Die Kellermaschine: Ein Beispiel für einen Interpretierer.- 3.4.6 Ein AS-Interpretierer.- 3.4.7 Allgemeine Bemerkungen zu Interpretierern.- 3.5 Übersetzung von Programmiersprachen.- 3.5.1 Übersetzer.- 3.5.2 Übersetzung von AS-Programmen in KMS-Programme.- 3.5.3 Allgemeine Bemerkungen zu Übersetzern.- Literaturangaben zu Teil III.- IV Formale Sprachen, Berechenbarkeit, Komplexität, Logikprogrammierung.- 1. Formale Sprachen.- 1.1 Relationen und Graphen.- 1.1.1 Zweistellige Relationen.- 1.1.2 Wege in Graphen und Hüllenbildung.- 1.2 Grammatiken.- 1.2.1 Reduktive und generative Grammatiken.- 1.2.2 Die Sprachhierarchie nach Chomsky.- 1.2.3 Strukturgraphen und Strukturbäume.- 1.2.4 Sackgassen und unendliche Ableitungspfade.- 1.3 Chomsky-3-Sprachen und endliche Automaten.- 1.3.1 Reguläre Ausdrücke.- 1.3.2 Endliche Automaten.- 1.3.3 Äquivalenz der Darstellungsformen.- 1.3.4 Reguläre Ausdrücke, endliche Automaten und Chomsky-3-Sprachen.- 1.3.5 Minimale Automaten.- 1.4 Kontextfreie Sprachen und Kellerautomaten.- 1.4.1 Die BNF-Notation.- 1.4.2 Kellerautomaten.- 1.4.3 Kellerautomaten und kontextfreie Sprachen.- 1.4.4 Greibach-Normalform.- 1.4.5 LR(k)-Sprachen.- 1.4.6 LL(k)-Grammatiken.- 1.4.7 Das Verfahren des rekursiven Abstiegs.- 1.5 Kontextsensitive Grammatiken.- 2. Berechenbarkeit.- 2.1 Hypothetische Maschinen.- 2.1.1 Die Turing-Maschine.- 2.1.2 Registermaschinen.- 2.2 Rekursive Funktionen.- 2.2.1 Primitiv rekursive Funktionen.- 2.2.2 µ-rekursive Funktionen.- 2.2.3 Allgemein rekursive Funktionen.- 2.3 Äquivalenz der Berechenbarkeitsbegriffe.- 2.3.1 Äquivalenz von µ-Berechenbarkeit und Turing-Berechenbarkeit.- 2.3.2 Äquivalenz von RM- und Turing-Berechenbarkeit.- 2.3.3 Die Churchsche These.- 2.4 Entscheidbarkeit.- 2.4.1 Nichtberechenbare Funktionen.- 2.4.2 Entscheidbare Prädikate.- 2.4.3 Rekursive und rekursiv aufzählbare Mengen.- 3. Komplexitätstheorie.- 3.1 Komplexitätsmaße.- 3.1.1 Zeitkomplexität.- 3.1.2 Bandkomplexität.- 3.1.3 Zeit-und Bandkomplexität von Problemen.- 3.1.4 Polynomiale und nichtdeterministisch polynomiale Zeitkomplexität.- 3.1.5 Backtracking-Nichtdeterminismus in Programmiersprachen.- 3.2 NP-Vollständigkeit.- 3.2.1 Das Erfüllbarkeitsproblem für Boolesche Ausdrücke.- 3.2.2 Weitere NP-vollständige Probleme.- 3.3 Effiziente Algorithmen für NP-vollständige Probleme.- 3.3.1 Geschicktes Durchsuchen großer Baumstrukturen.- 3.3.2 Alpha/Beta-Suche.- 3.3.3 Dynamisches Programmieren.- 3.3.4 Greedy-Algorithmen.- 4. Effiziente Algorithmen und Datenstrukturen.- 4.1 Ausgewählte Algorithmen.- 4.1.1 Komplexität von Sortieralgorithmen.- 4.1.2 Wege in Graphen.- 4.2 Bäume.- 4.2.1 Geordnete, orientierte und sortierte Bäume.- 4.2.2 Darstellung von Bäumen durch Felder.- 4.2.3 AVL-Bäume.- 4.2.4 B-Bäume.- 4.3 Effiziente Speicherung von Mengen.- 4.3.1 Die Rechenstruktur der Mengen mit Zugriff über Schlüssel.- 4.3.2 Mengendarstellung durch AVL-Bäume.- 4.3.3 Streuspeicherverfahren.- 5. Beschreibungstechniken in der Programmierung.- 5.1 Formalismen für die Spezifikation.- 5.1.1 Abstraktion in der Spezifikation.- 5.1.2 Die Spezifikation von abstrakten Rechenstrukturen.- 5.1.3 Spezifikation von Funktionen.- 5.1.4 Spezifikation von Anweisungen.- 5.2 Datenbanken und Informationssysteme.- 5.2.1 Die Entitäts/Relationsbeziehungsmodellierung.- 5.2.2 Entitäts/Relations-Diagramme.- 5.2.3 Charakterisierung von Relationen.- 5.2.4 Zur Verwendung von Datenbanksystemen.- 5.2.5 Das DB-Managementsystem.- 5.2.6 Datenbankabfragen und Ändern der Datenbestände.- 5.3 Logikprogrammierung.- 5.3.1 Eine Problemlösung mit Logikprogrammen.- 5.3.2 Die Auswertung von Logikprogrammen.- 5.3.3 Unifikation.- 5.4. Komponenten, Schnittstellen, Softwarearchitekturen.- 5.4.1 Komponenten und deren Schnittstellen.- 5.4.2 Zustandsmaschinen mit Ein/Ausgabe.- 5.4.3 Softwarearchitekturen als Datenflußdiagramme.- 6. Abschließende Bemerkungen zur Entwicklung und Anwendungsgebieten der Informatik.- 6.1 Anwendungsgebiete der Informatik.- 6.2 Informatik und Recht.- 6.3 Soziale Kompetenz der Informatiker.- 6.4 Informatik und Ökonomie.- 6.5 Informatik, Wissenschaftstheorie und Philosophie.- 6.6 Zur Verantwortung des Informatikers.- Literaturangaben zu Teil IV.- Stichwortverzeichnis.

Blurb

Diese Einführung in die Informatik behandelt die fundamentalen Modelle, Formalismen und sprachlichen Konstruktionen sowie die wichtigsten Anwendungsgebiete und technischen Konzeptionen der Informatik. Die Darstellung zeichnet sich durch saubere formale Fundierung und begriffliche Klarheit aus. Der vorliegende Band 2 faßt die in der 1. Auflage getrennt erschienenen Teile III und IV zusammen.
Teil III behandelt Grundbegriffe und Beschreibungstechniken für verteilte informationsverarbeitende Systeme sowie systemnahe Programmierung und Betriebssysteme. Teil IV führt in die wesentlichen Inhalte der Theoretischen Informatik ein bis hin zur Objektorientierung und stellt mit einem abschließenden Ausblick auf Anwendungen und Auswirkungen der Informatik den Bezug zu aktuellen Fragen her.
Die beiden Bände der Einführung werden durch einen Übungsband (mit CD-ROM) ergänzt: "Übungen zur Einführung in die Informatik. Aufgabensammlung mit Musterlösungen" von M. Broy und B. Rumpe.