Abenteuer Informatik (eBook)
XI, 500 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
978-3-662-63739-5 (ISBN)
Informatik ist der Schlüssel, um unsere zunehmend digitalisierte Welt zu verstehen! In diesem Buch lesen Sie nicht nur, wie Navis den günstigsten Weg bestimmen, wie so viele Bilder auf eine kleine Speicherkarte passen oder welche Dinge ein Computer eben nicht ausrechnen kann. Mit Papier und Bleistift und den Bastelvorlagen können Sie die Antworten auf diese und viele weitere Fragen selbst buchstäblich begreifen. Ein Computer ist dafür gar nicht nötig! Genau genommen sind im Buch sogar mehrere Computer aus Pappe enthalten, anhand derer man besser versteht, wie die 'echten' Geräte gestaltet sind und wie diese funktionieren. Als Neuerung gibt es ergänzende, aktive Webseiten, die Sie frei (und ohne Werbung) aus dem Internet abrufen können, um mit ihnen zu experimentieren.
Das Buch ist für alle da, die schon immer mal hinter die Kulissen der Wissenschaft Informatik schauen wollten: Vom Schüler zum Lehrer, vom Studenten zum Professor, vom interessierten Laien zum IT-Experten, der zwar genau weiß, wie er bestimmte Dinge zu tun hat, aber vielleicht nicht, warum sie so funktionieren oder wie er den Kern seiner tägliche Arbeit seiner Familie verständlich machen kann.Die 5. Auflage enthält zusätzliche Kapitel mit neuem Material sowie die Erweiterung und Überarbeitung der vorhandenen Kapitel. Das bewährte Hands-on-Konzept mit Experimenten und Bastelbögen zum Ausschneiden ist der durchgängige rote Faden.
Prof. Dr. Jens Gallenbacher liegt am Herzen, die Fachwissenschaft Informatik lebendig und mit einem hohen Allgemeinbildungsgrad zu vermitteln.
Er ist an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz für die Ausbildung neuer Informatiklehrerinnen und -lehrer verantwortlich.
Um zu zeigen, dass Informatik mehr mit menschlicher Kreativität und konsequentem Denken zu tun hat als mit Computern, verzichtet er dabei weitgehend auf den Einsatz der Geräte.
Seine Konzepte werden vom Kindergarten bis zur universitären Grundlagenausbildung eingesetzt.Prof. Dr. Jens Gallenbacher beschäftigt sich bereits seit Mitte der 1990er-Jahre mit der Frage, wie man die Fachwissenschaft Informatik lebendig und mit einem hohen Allgemeinbildungsgrad vermittelt. Er hat an der Technischen Universität Darmstadt den Lehramtsstudiengang Informatik geprägt und ist nun an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz als Professor für die Ausbildung neuer Informatiklehrerinnen und -lehrer verantwortlich. An anderen Standorten, wie der ETH Zürich, ist er an der Gestaltung entsprechender Lehrveranstaltungen beteiligt. Um zu zeigen, dass Informatik mehr mit menschlicher Kreativität und konsequentem Denken zu tun hat als mit Computern, verzichtet er dabei weitgehend auf den Einsatz der Geräte. Seine Konzepte werden vom Kindergarten bis zur universitären Grundlagenausbildung eingesetzt. Fachdidaktik ist in der Lehrerausbildung sein Kernthema.
Inhalt 5
Einleitung 8
1. Sag mir wohin ... 13
Einführung 13
Vorüberlegungen 15
Linie 1 16
Dijkstra und die Ameisen 19
Der Dijkstra-Algorithmus 25
Die Schilda-Rallye 33
Was steckt dahinter? 35
Der schnellste Weg und weitere Anwendungen 42
Das ist Informatik: Probleme lösen 43
Resümee 57
2. Ordnung muss sein! 61
Einführung 61
Das Sortierproblem 61
Problemgrößen und Aufwand 63
Sortieren auf Computerisch ... 65
Selection-Sort 69
Besser durch Blubberblasen? 70
Gut, besser, bester? 72
nlogn oder die Kür des Sortierens 77
Was steckt dahinter? 85
Großes Oh 86
O(n) oder: Streben nach dem perfekten Algorithmus 87
Alles ganz normal? 89
Proxmap – ein Sortierverfahren? 90
Proxmap – der Algorithmus 90
Resümee 91
3. Ich packe meinen Koffer und ... 97
Das Rucksackproblem 97
Mehr ist weniger 98
Funktioniert das denn auch immer? 111
Wozu dient diese Erkenntnis? 112
Der Algorithmus 112
Was steckt dahinter? 114
Das verflixte NP 117
Resümee 118
4. Der Trick mit dem Binären 123
Uhr oder keine Uhr? 123
Zaubern mit Informatik 125
Was steckt dahinter? 126
Resümee 128
5. 100000000000 Jahre Informatik? 131
Rechenmaschinen 131
Babbage und seine Idee 133
Die Äthiopische Multiplikation 135
Gemeinsamkeit von Computer und Wüstenhändler 137
Von Zuse zur UNIVAC 139
Der Computer als Massenware 140
Atlas und die Alptraum-Kabel ... 143
Die PC-Revolution 144
Mensch und Computer 145
Resümee 146
6. Von Kamelen und dem Nadelöhr 149
Buchstaben und Leitungen 149
Von mehr und weniger gehaltvollen Buchstaben 153
Faxe(n) machen 161
Rhabarberbarbara 166
Was steckt dahinter? 170
Nochmal Shannon 177
Resümee 181
7. Verluste gibt es doch immer! 185
Der Mensch als Faktor 185
Unter Verlusten 188
Film ab 192
Ton läuft 193
Was steckt dahinter? 194
Resümee 196
8. Erkennungsdienst 198
Darf es eine Frage mehr sein? 198
Strategisch gewinnen 202
Was steckt dahinter? 203
Wer suchet ... 207
Resümee 209
9. Paketpost 216
Informatix 216
Ach wie gut, dass jeder weiß ... 226
Große neue Welt: IPv6 229
Was steckt dahinter? 230
Resümee 237
10. Alles im Fluss 239
Viel Wasser den Berg hinunter … 239
Wasser fließt den Berg hoch? 246
Verkehr unter Kontrolle 249
Was steckt dahinter? 254
Der Algorithmus 259
Hochzeitsglocken 264
Resümee 270
11. Ordnung im Chaos 273
Warum Ordnung? 273
Ordnung oder Chaos? 276
Resteverwertung 278
Ordnung ist nicht gleich Ordnung 280
Was steckt dahinter? 285
Ordnung im Chaos! 289
Zufällig 290
Resümee 295
12. Mit Sicherheit 297
Von Griechen, Julius Cäsar und anderen 297
Codebrecher 300
Internet-Spione 303
Die Schönheit der Asymmetrie 306
Mit Zertifikat geht alles besser 317
Was steckt dahinter? 320
Auf die Länge kommt es an 321
RSA 324
Wer vertraut wem? 326
Ist also das Internet sicher? 327
Was man nicht weiß ... 330
Resümee 331
13. Rechnen mit Strom 343
Die Anfänge 343
Strom versus Wasser 344
Richtig rechnen 350
Ist doch (quadro-)logisch 354
Zwischenresümee 365
Was steckt dahinter? 366
Resümee 369
14. Besser rechnen mit Strom 377
Einführung 377
Die Kunst des Gedächtnisses 378
Was steckt dahinter? Dem Speicher auf der Spur 384
ALU 386
Zwischenfazit 388
Der Modellprozessor 388
Microcode 395
Resümee 398
15. Allmächtiger Computer!? 401
Einführung 401
Das Affenpuzzle 401
Was steckt dahinter? Wie schwer ist das Affenpuzzle? 403
Das Problem des Fliesenlegers 407
Was steckt dahinter? Nichtberechenbare Probleme 414
Resümee 416
16. Spielchen gefällig? 423
Ökonomisches Schwimmen 424
Online-Rucksäcke 426
Wie gut ist gut? 429
Schlüsseldienst 429
Einfach würfeln 434
Was steckt dahinter? 435
Wie schlecht ist schlecht? 436
Verlässliche Würfel 439
Der Gewinn aus dem Spiel 443
Resümee 444
17. Schnelle Antworten 449
Einführung 449
Information 449
Fehlerkorrektur 451
QR – Quick Response 458
Was steckt dahinter? 459
Resümee 464
Zauberanleitung: So führen Sie das Kunststück vor 465
18. Computer auf der Schulbank 471
Einleitung: Anna und die Bots 471
Schach dem Computer 473
Was steckt dahinter? 477
Experte werden ist nicht schwer ... 479
Zwischenfazit 484
Denken mit Hirn 486
Ein Neuron trainieren 487
Voreingenommen besser lernen? 491
Lernen ist nicht linear! 493
Lernen Computer wie wir? 495
Resümee 496
Glossar 501
Bildnachweis 509
Bastelbögen und mehr 510
| Erscheint lt. Verlag | 20.10.2021 |
|---|---|
| Zusatzinfo | XI, 500 S. 593 Abb., 563 Abb. in Farbe. |
| Sprache | deutsch |
| Themenwelt | Sachbuch/Ratgeber ► Natur / Technik ► Naturwissenschaft |
| Mathematik / Informatik ► Informatik ► Programmiersprachen / -werkzeuge | |
| Technik | |
| Schlagworte | Algorithmen • Angewandte Informatik • Computer • Graphen • IT-Sicherheit • Sortieralgorithmen |
| ISBN-10 | 3-662-63739-1 / 3662637391 |
| ISBN-13 | 978-3-662-63739-5 / 9783662637395 |
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