Informatik

Allgemeine Aufgaben für einen Informatiker

Fragen stellen

Dies geschieht, damit sie neue und einfachere Wege finden können, Dinge zu tun, und wie sie Probleme mit diesen Informationen angehen können.

Computer können einige Dinge leicht erledigen (z.B.: einfache Mathematik oder das Aussortieren einer Namensliste von A bis Z). Aber Computer können keine Fragen beantworten, wenn es nicht genügend Informationen gibt oder wenn es keine wirkliche Antwort gibt. Auch kann es sein, dass Computer zu viel Zeit benötigen, um lange Aufgaben zu erledigen. Beispielsweise kann es zu lange dauern, den kürzesten Weg durch alle Städte in den USA zu finden - stattdessen versucht der Computer, eine genaue Schätzung vorzunehmen. Ein Computer wird diese einfacheren Fragen viel schneller beantworten.

Beantwortung der Frage

Algorithmen sind ein spezifischer Satz von Anweisungen oder Schritten, wie eine Aufgabe zu erledigen ist. Ein Informatiker möchte zum Beispiel Spielkarten sortieren. Es gibt viele Möglichkeiten, sie zu sortieren - nach Farben (Karo, Kreuz, Herz und Pik) oder nach Zahlen (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Bube, Dame, König und Ass). Durch die Entscheidung für eine Reihe von Schritten zum Sortieren der Karten hat der Wissenschaftler einen Algorithmus entwickelt. Der Wissenschaftler muss dann testen, ob dieser Algorithmus funktioniert. Dies zeigt, wie gut und wie schnell der Algorithmus die Karten sortiert.

Ein einfacher, aber langsamer Algorithmus ist: Karten fallen lassen, aufheben und prüfen, ob sie sortiert sind. Wenn sie nicht sortiert sind, machen Sie es noch einmal. Diese Methode wird funktionieren, aber sie wird sehr lange dauern.

Ein besserer Algorithmus ist: Finden Sie die erste Karte mit der kleinsten Farbe und der kleinsten Zahl (2 Karo) und legen Sie sie an den Anfang. Danach suchen Sie die zweite Karte, und so weiter. Dieser Algorithmus ist viel schneller und benötigt nicht viel Platz. Dieser Sortieralgorithmus wird Selektionssortierung genannt.

Ada Lovelace schrieb 1843 den ersten Computeralgorithmus für einen Computer, der nie fertig gestellt wurde. Computer begannen während des Zweiten Weltkriegs. In den 1960er und 1970er Jahren trennte sich die Informatik von den anderen Wissenschaften. Heute hat die Informatik ihre eigenen Methoden und hat ihre eigenen technischen Begriffe. Sie ist mit der Elektrotechnik, der Mathematik und der Sprachwissenschaft verwandt.

Die Informatik befasst sich mit den theoretischen Teilen von Computern. Die Technische Informatik befasst sich mit den physikalischen Teilen von Computern (Hardware). Software-Engineering befasst sich mit der Verwendung von Computerprogrammen und wie man sie herstellt.

Teile der Informatik

Zentrale Mathematik

• Boolesche Algebra (wenn etwas nur wahr oder falsch sein kann)
• Computernummerierungsformate (wie Computer zählen)
• Diskrete Mathematik (Mathematik mit Zahlen, die eine Person zählen kann)
• Symbolische Logik (klare Redeweise über Mathematik)
• Reihenfolge der Operationen (welche mathematischen Operationen werden zuerst ausgeführt)

Wie ein idealer Computer funktioniert

• Algorithmische Informationstheorie (wie leicht kann ein Computer eine Frage beantworten?)
• Komplexitätstheorie (wie viel Zeit und Speicher braucht ein Computer, um eine Frage zu beantworten?)
• Berechenbarkeitstheorie (kann ein Computer etwas tun?)
• Informationstheorie (Mathematik, die sich mit Daten und der Verarbeitung von Daten befasst)
• Berechnungstheorie (wie man Fragen auf einem Computer mit Hilfe von Algorithmen beantwortet)
• Graphentheorie (Mathematik, die nach Richtungen von einem Punkt zu einem anderen sucht)
• Typentheorie (mit welchen Arten von Daten sollten Computer arbeiten?)
• Denotationale Semantik (Mathematik für Computersprachen)
• Algorithmen (befasst sich mit der Beantwortung einer Frage)
• Compiler (Umwandlung von Wörtern in Computerprogramme)
• Lexikalische Analyse (wie man Wörter in Daten verwandelt)
• Mikroprogrammierung (wie man den wichtigsten Teil eines Computers steuert)
• Betriebssysteme (große Computerprogramme, z.B. Linux, Microsoft Windows, Mac OS) zur Steuerung der Computerhardware und -software.
• Kryptographie (Ausblenden von Daten)

Informatik bei der Arbeit

• Künstliche Intelligenz (Computer lernen und sprechen lassen, ähnlich wie Menschen)
• Computeralgebra (Einsatz von Computern für mathematische Probleme)
• Computerarchitektur (Aufbau eines Computers)
• Computergrafik (Bilder mit Computern machen)
• Computernetzwerke (Verbindung von Computern mit anderen Computern)
• Computerprogramm (wie man einen Computer anweist, etwas zu tun)
• Computerprogrammierung (Schreiben oder Herstellen von Computerprogrammen)
• Computersicherheit (Computer und ihre Daten sicher machen)
• Datenbanken (eine Möglichkeit, Daten zu sortieren und aufzubewahren)
• Datenstruktur (wie man Daten aufbaut oder gruppiert)
• Verteiltes Rechnen (Verwendung von mehr als einem Computer zur Lösung eines schwierigen Problems)
• Informationswiedergewinnung (Daten von einem Computer zurückholen)
• Programmiersprachen (Sprachen, die ein Programmierer zur Erstellung von Computerprogrammen verwendet)
• Programmspezifikation (was ein Programm tun soll)
• Programmverifizierung (sicherstellen, dass ein Computerprogramm das tut, was es tun sollte, siehe Debugging)
• Roboter (verwenden Computer zur Steuerung von Maschinen)
• Software-Engineering (wie Programmierer Programme schreiben)

Was die Informatik macht

• Benchmark (Prüfung der Leistung oder Geschwindigkeit eines Computers)
• Computer Vision (wie Computer Bilder sehen und verstehen können)
• Kollisionserkennung (wie Computer Robotern helfen, sich zu bewegen, ohne etwas zu treffen)
• Datenkompression (Daten kleiner machen)
• Datenstrukturen (wie Computer Daten gruppieren und sortieren)
• Datenerfassung (Eingabe von Daten in Computer)
• Entwurfsmuster (Antworten auf häufige Probleme der Softwareentwicklung)
• Digitale Signalverarbeitung (Bereinigung und "Betrachten" von Daten)
• Dateiformate (wie eine Datei angeordnet ist)
• Mensch-Computer-Interaktion (wie Menschen Computer benutzen)
• Informationssicherheit (Schutz der Daten vor anderen Personen)
• Internet (ein großes Netzwerk, das fast alle Computer miteinander verbindet)
• Web-Anwendungen (Computerprogramme im Internet)
• Optimierung (Computerprogramme schneller arbeiten lassen)
• Software-Metriken (Methoden zur Messung von Computerprogrammen, wie das Zählen von Codezeilen oder die Anzahl von Operationen)
• VLSI-Entwurf (die Herstellung eines sehr großen und komplexen Computersystems)

Verwandte Seiten

• Rechnen
• Turing-Auszeichnung
• Computer-Jargon
• Enzyklopädie der Computer-Begriffe