Einführung in die Programmiertechnik I (Wintersemester 2012/2013)

Lecturer: Prof. Dr. Andreas Polze (Betriebssysteme und Middleware)
Course Website: http://www.dcl.hpi.uni-potsdam.de/teaching/pt1/

General Information

• Weekly Hours: 4
• Credits: 6
• Graded: yes
• Enrolment Deadline: 1.10.2012 - 31.10.2012
• Teaching Form: VU
• Enrolment Type: Compulsory Module

Programs, Module Groups & Modules

Description

Die Lehrveranstaltung bietet eine Einführung in die Informatik und vermittelt Theorie und Praxis der Programmierung von Software am Beispiel der Sprachen C und Prolog. Die Vorlesung diskutiert Konzepte der strukturierten Programmierung auf Grundlage der Programmiersprache C sowie Konzepte der logischen Programmierung mit Prolog.

Objekte und Ansätze der objektorientierten Programmierung werden kurz gestreift, sollen aber erst in der nachfolgenden Veranstaltung "Programmiertechnik II" im Mittelpunkt stehen.

Unit 1: Informatik als Fachgebiet

• Was ist Informatik?
• Algorithmenbegriff
• Technische Informatik
• Theoretische Informatik
• Praktische Informatik
• Angewandte Informatik
• Studium am HPI - Einordnung der LV
• Bits, Bytes, Worte, Dateien – Information vs. Daten
• top down vs. bottom up

Unit 2: Rechnerarchitektur

• Aussagenlogik
• Schaltnetze, Schaltwerke
• Register
• von Neumann Rechner
• CPU, ALU, CU
• Instruktionsverarbeitung
• OpCode Formate, RTL
• Instruktionsarten
• Ein- und Ausgabe

Unit 3: Informationsdarstellung

• Universalität binärer Daten
• Abtasttheorem
• ganze Zahlen
• 1er Komplement
• 2er Komplement
• Gleitkommaformate
• ASCII, EBCDIC
• Unicode

Unit 4: Programmiersprachen

• Spezifikation, Algorithmen, Programme
• Imperative Programmierung: Modula, C
• Objektorientierte Programmierung: Smalltalk, C++, Objective-C, Java
• Logische Programmierung: Prolog
• Funktionale Programmierung: Lisp
• Formale Beschreibung von Programmiersprachen: EBNF
• Ein erstes Beispiel in C

Unit 5: Werkzeuge und Technologien

• Interpreter
• Compiler
• Technologieprogramme: make
• Quellcodeverwaltung: sccs, cvs, subversion, git
• Debugger: gdb
• Test: Check, CUnit
• Betriebssysteme

Unit 6: Programmiersprache C - Integrale Datentypen

• Integrale Datentypen
• Operatoren
• Ausdrücke
• Typkonvertierungen
• Vorrangregeln

Unit 7: Programmiersprache C - Kontrollfluss

• Anweisungen und Blöcke
• if-else
• else-if
• switch
• Schleifen: while and for, do-while
• break and continue
• goto and labels

Unit 8: Programmiersprache C - Funktionen und Programmstruktur

• Grundlagen, Prinzip Funktionsaufruf, Stack
• call-by-value, call-by-ref, call-by-copy
• Rückgabewerte
• externe Variablen, Scope
• header files und Übersetzungseinheiten
• Initialisierung
• Rekursion
• C Präprozessor

Unit 9: Programmiersprache C - Zeiger und Felder

• Heap und Stack
• Zeiger und Adressen
• Zeiger und Funktionen (-argumente)
• Zeiger und Arrays
• Adreßarithmetik
• Beispiel: malloc und Algorithmen zur Speicherallokation
• Mehrdimensionale Felder
• Initialisierung von Feldern
• Kommandzeilenbearbeitung
• Funktionszeiger
• Komplizierte Deklarationen

Unit 10: Programmiersprache C - Strukturen

• Grundlagen
• Strukturen und Funktionen
• Felder von Strukturen
• Zeiger auf Strukturen
• Selbstreferentielle Strukturen
• Unions, typedefs, bit-fields
• Objekte in C

Unit 11: Programmiersprache C - Ein- und Ausgabe (libc)

• Standard Ein- und Ausgabe – stdio
• Formatierte Ausgabe – printf
• Argumentlisten variabler Länge – varargs
• Formatierte Eingabe – scanf
• Dateizugriff
• Fehlerbehandlung – stderr und exit
• Zeilenweise Ein- und Ausgabe
• Weitere Funktionen

Unit 12: Programmiersprache C - Betriebssystemschnittstellen

• file descriptors
• low-level i/O - read and write
• open, creat, close, unlink
• lseek
• Standard library

Unit 13: Objekte in Java - ein kurzer Überblick

• Virtuelle Maschinen
• Klassen, Objekte, abstrakte Datentypen
• Vererbung, virtuelle Methoden
• Pakete, Programmeinheiten
• Ausnahmebehandlung

Unit 14: Logische Programmierung: Prolog (gprolog)

• Boolesche Logik
• Closed World Assumption
• Fakten, Prädikate
• Regeln
• Listen

Literature

• Heinz Peter Gumm, Manfred Sommer; "Einführung in die Informatik"; 9. Auflage, Oldenburg Verlag, 2011
• Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie; "The C Programming Language"; Prentice Hall, 1988 (2000)
• Axel T. Schreiner; "System Programmierung in UNIX"; B.G. Teubner, 1984
• Helmut Balzert; "Lehrbuch Grundlagen der Informatik"; Elsevier 2005

Examination

Zu den Übungen werden Übungsaufgaben ausgegeben (insgesamt 6 Serien). Diese sollen in Zweier-Gruppen bearbeitet und den Tutoren präsentiert werden. Für eine Zulassung zur Klausur ist der Erwerb von mindestens 50% aller Punkte der jeweiligen Übungsaufgaben erforderlich.

Lösungen zu den Übungsaufgaben müssen über das Abgabesystem unter https://www.dcl.hpi.uni-potsdam.de/pt1prak eingereicht werden. Sie können sich dort unter Auswahl der HPI-OpenID-Providers mit Ihrem HPI-Benutzerkonto anmelden.

Dates

Vorlesung:

• Di 9:15-10:45, HS1
• Do 11:00-12:30, HS1

Die erste Vorlesung findet am 16.10.2017 statt.

Übungen finden alle 2 Wochen zum Vorlesungstermin am Donnerstag statt.

Am 19.10.2017 findet aufgrund der Klausurtagung des HPI-Forschungskollegs keine Vorlesung statt.

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