inf030 Programmierung, Datenstrukturen und Algorithmen (Vollständige Modulbeschreibung)

Modulbezeichnung

Programmierung, Datenstrukturen und Algorithmen

Modulkürzel

inf030

Kreditpunkte

9,0 KP

Verantwortliche Einrichtung

Department für Informatik

Zuständige Personen

Modulverantwortung:

Christian Schönberg

Prüfungsberechtigt:

Die im Modul Lehrenden

Teilnahmevoraussetzungen

Keine fachspezifischen Vorkenntnisse erforderlich.

Unterrichtssprache

Deutsch

Lernergebnisse/Kompetenzen

Das Programmieren ist eine der Basistätigkeiten von Informatikern (m/w/d) und Voraussetzung für viele andere Veranstaltungen des Informatikstudiums. Ziel des Moduls „Programmierung, Datenstrukturen und Algorithmen“ ist das Erlernen grundlegender Konzepte der imperativen, prozeduralen und objektorientierten Programmierung anhand der Programmiersprache Java sowie die Vorstellung bekannter, effizienter Algorithmen und Datenstrukturen für verschiedene, häufig vorkommende Problemstellungen.

Die Studierenden sollen nach Abschluss des Moduls selbstständig imperative und einfache objektorientierte Programme auf der Grundlage von Java für die Lösung kleinerer Probleme entwickeln und die Effizienz ihrer Programme einschätzen können. Außerdem sollen sie wichtige Algorithmen anwenden und aufgrund ihrer Komplexität auswählen können.

Fachkompetenzen

Die Studierenden

beschreiben grundlegende Konzepte der imperativen Programmierung mit Java
erkennen die Terminologie der imperativen Programmierung und verwenden die entsprechenden Begriffe präzise bei Diskussionen
erkennen grundlegende Terminologie der objektorientierten Programmierung
beschreiben, was ihnen vorgelegte Programme tun
entwickeln selbstständig Programme für die Lösung kleinerer Probleme
untersuchen systematisch eigene und fremde Programme auf Fehler
setzen moderne Programmentwicklungsumgebungen zum Entwickeln und Testen von Programmen ein
erstellen Algorithmen mit allgemeinen Entwurfskonzepten (z.B. Greedy-Verfahren, Divide-and-Conquer- Verfahren)
benennen Algorithmen und Datenstrukturen zur Lösung von häufig vorkommenden Problemen und bewerten diese in ihrer Anwendbarkeit
benennen Probleme der Effizienz von algorithmischen Lösungen konkreter Fragestellungen und bewerten diese
wählen fundiert einen Algorithmus und eine Datenstruktur zur Lösung eines konkreten Problems aus
wenden die gelernten Algorithmen und Datenstrukturen sinnvoll auf gegebene und konkrete Probleme an

Methodenkompetenzen

Die Studierenden

lösen gegebene Probleme unter den Gesichtspunkt der imperativen bzw. objektorientierten Programmierung
übertragen praktische Erfahrungen in der Programmentwicklung auf neue Aufgaben

Sozialkompetenzen

Die Studierenden

vermitteln die Struktur und Wirkungsweise selbst entwickelter Programme an andere
präsentieren selbstständig entwickelte Lösungen zu kleinen Aufgaben vor Gruppen

Selbstkompetenzen

Die Studierenden

organisieren sich beim Finden von algorithmischen Lösungen für kleine und mittelgroße Probleme der Informatik
beziehen die Konzepte des allgemeinen Programmentwurfs in ihr Handeln ein

Modulinhalte

Im ersten Teil werden allgemeine Grundbegriffe der Programmierung eingeführt:

Algorithmus, Programmiersprachen, Computer
Entwicklungswerkzeuge, Entwicklungsphasen
Compiler
Grammatiken
Logik

Der zweite Teil befasst sich mit grundlegenden Programmierkonzepten:

Datentypen
Variablen
Ausdrücke, Anweisungen
Kontrollstrukturen
Methoden, Parameter
Rekursion
Referenzdatentypen, Arrays
Klassen, Objekte
Dokumentation
Testen

Der dritte Teil beinhaltet eine Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen sowie die Diskussion ihrer Effizienz, d.h. des Berechnungsaufwands bzw. des Speicherbedarfs in Abhängigkeit vom Umfang der zu verarbeitenden Daten. Das Modul stellt für verschiedene, häufig vorkommende Problemstellungen bekannte, effiziente Algorithmen und Datenstrukturen vor. Dazu gehören insbesondere:

Verfahren zum Suchen nach Schlüsseln, sowie Einfügen und Löschen in dynamischen Datenmengen, z.B. Listen, Bäume, AVL-Bäume oder Hash-Verfahren,
Methoden zur Suche nach Textmustern,
Verfahren zum Sortieren von Daten nach Schlüsselwerten, z.B. QuickSort und HeapSort,
Graph-basierte Anwendungen, z.B. zur Ermittlung kürzester Wege in Graphen.

Ergänzt wird der Vorlesungsteil um einen umfassenden Übungsteil, in dem insbesondere die vermittelten Programmierinhalte an praktischen Beispielen umgesetzt werden.

Literaturempfehlungen

Essenziell

Skript (wird in elektronischer Form über das Stud.IP fortlaufend in der Vorlesung zur Verfügung gestellt)

Empfohlene Sekundärliteratur

Dietmar Ratz, Jens Scheffler, Detlev Seese, Jan Wiesenberger: Grundkurs Programmieren in Java, Carl Hanser Verlag.
Joachim Goll, Cornelia Heinisch: Java als erste Programmiersprache, Springer Vieweg Verlag
Ottmann, Widmayer: Algorithmen und Datenstrukturen. Spektrum Verlag, 5. Auflage, 2012
Segdewick, Wayne: Algorithms. Addison Wesley, 4th ed., 2011
Siege: Einführung in die Informatik. Shaker Verlag, 2013

Zu erbringende Leistungen

Prüfungsart, -umfang, -dauer

Klausur / Portfolio (schriftliche Kurzprüfungen) / mündliche Prüfung

Wiederholungsprüfung:

Klausur / Portfolio (schriftliche Kurzprüfungen) / mündliche Prüfung

Prüfungszeiten

Am Ende der Veranstaltungszeit

Dauer in Semestern

1 Semester

Angebotsrhythmus

jedes Wintersemester

Workload

Arbeitsaufwand gesamt	Davon Präsenzzeit
270 h

Lehrveranstaltungsform

Veranstaltungsart	SWS	Angebotsrhythmus	Workload Präsenzzeit
Vorlesung	4	WiSe	56 h
Übung	2	WiSe	28 h

Zusätzliche Hinweise

Aufnahmekapazität:
unbegrenzt

Lehr-/Lernform:
V+Ü

Verwendbarkeit des Moduls

Erweiterungsfach Gymnasium Informatik > Informatik
Erweiterungsfach Gymnasium Informatik > Module
Fach-Bachelor Informatik > Basismodule
Fach-Bachelor Mathematik > Nebenfachmodule
Fach-Bachelor Nachhaltigkeitsökonomik > Wahlpflichtbereich
Fach-Bachelor Wirtschaftsinformatik > Basiscurriculum
Fach-Bachelor Wirtschaftswissenschaften > Studienrichtung Wirtschaftsinformatik
Zwei-Fächer-Bachelor Informatik > Basismodule