2. AINF an der Fachhochschule Campus Wien | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

Bedeutung von Packen/Entpacken und Komprimieren/Dekomprimieren

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TESTE DEIN WISSEN

Zum übertragen von Daten zwischen Rechnern z.B über ein Netzwerk Dateien werden dabei nicht verändert (bleiben originalgetreu)


Wenn Daten nicht komprimiert werden, ist Größe des Archives immer größer als die Summe der gepackten Dateien (Weil Verwaltungsdateien zum Entpacken notwendig sind)


Deshalb wird vor dem Archivieren komprimiert (um Bandbreite bei 

Übertragung im Netzwerk einzusparen)


Zwei Arten von Archivierung:


VERLUSTFREIE KOMPRIMIERUNG --> Dateien sind vor und nach Komprimieren gleich (keine Verluste)

z.B.: BITS ZUSAMMENFASSEN, DICTIONARY 


VERLUSTBEHAFTETE KOMPRIMIERUNG --> Dateien sind vor und nach Komprimieren NICHT gleich (Verluste). Beim Komprimieren werden Daten absichtlich verworfen.

z.B.: Mehrere Pixel, durch eines ersetzen




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TESTE DEIN WISSEN

Begriff des Problems

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TESTE DEIN WISSEN

"zu lösende Aufgabe"


Jedes Problem besteht aus:

  • Menge an Eingangswerte (Inputs)
  • Menge an Operationen (unter Anwendung der Eingangswerte)
  • Menge an Lösungen / Ausgangswerten (Outputs)

Bsp für Problem:

"Addiere 2 zahlen"


Instanz des Problems:

genau definierte Menge an Eingangswerten für ein Problem


Es gibt entscheidbare und unentscheidbare Probleme


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TESTE DEIN WISSEN

Entscheidbare vs. unentscheidbare Probleme

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TESTE DEIN WISSEN

Ein Problem ist lösbar, wenn es eine Folge von Operationen gibt, die für jede Instanz in endlicher Zeit zu einem Ergebnis führt.


nicht lösbar, wenn mindestens eine Instanz (definierte Menge an Eingabewerte) vorhanden, für die (innerhalb einer endlichen Zeit) kein Ergebnis erhalten wird -> Operationen laufen endlos. (Bei einzelnen Instanzen kann es sehr wohl zu einer Lösung kommen, aber eben nicht bei allen)





 

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TESTE DEIN WISSEN

Zweck und Aufbau eines Compilers

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TESTE DEIN WISSEN

Zweck: Wandelt Quellcode in Binary um 


Aufbau:

Compiler sind Plattformspezifisch, da sie die Maschinenbefehle der jeweiligen Plattform kennen müssen (Arm, intel, amd). 


Compiler übersestzt/kompiliert Quellcode in die plattformabhängigen Maschinenbefehle um und erzeugt das Binary. Binary (Maschinenbefehle) werden auf Zielplattform ausgeführt 


MODULARE COMPILER:

Unterstützen mehrere Programmiersprachen und HW-Plattformen

Besteht aus:


  • (Sprach-spezifisches) Compiler Frontend --> Übersetzt Quellcode in interne sprach-unabhängige Repräsentation 


  • Optimiser --> Programm wird optimiert (Verwerfen von unnötigen Operationen, Ändern der Befehlsreihenfolge)


  • (plattform-spezifisches ) Compiler Backend --> Erzeugt  Plattformabhängigen Maschinencode / Binary 
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TESTE DEIN WISSEN

Unterschied zwischen Compiler und Interpreter

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TESTE DEIN WISSEN

Compiler:

  • Compiler sind immer Plattformspezifisch (muss maschinenbefehle der Blattform kennen)
  • meist modular aufgebaut (mehr als eine Programm bz HW Plattform)
  • Quellcode wird vor dem übersetzen geprüft (und optimiert)
  • Linker fügt einzelne Programme nach Kompilierung zu Binary zusammen


Interpreter: (Virtuelle Maschine)

  • Interpreter ist Programm
  • Quellcode wird vorher nicht übersetzt, Befehl nach Befehl wird ausgeführt
  • Interpreter sind einfacher zu erstellen als Compiler (jedoch langsamer und keine syntaktische Überprüfung)
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TESTE DEIN WISSEN

Elementare Operationen von Programmen

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TESTE DEIN WISSEN

Programm besteht aus Abfolge von Operationen --> Statements

Mächtigkeit der Operationen hängt von Programmiersprache ab.


EINGABE - INPUTS

Einlesen von Informationen von „außen“ (Benutzereingaben, Abfragen des Status eines anderen Systems, Messwerte)

  • read sensor input
  • Maus, Tastatureingaben


AUSGABE - OUTPUTS

Weitergabe von Informationen nach außen (an Anwender, an anderes System)

  • Print result
  • Warn user
  • Turn on led


OPERATIONEN

Durchführen von Berechnungen, ändern von Werten, Rechenoperationen, logische Verknüpfungen, Textverarbeitung

  • a + b
  • 0 „und“ 1


ZUWEISUNGEN – ASSIGNMENT

Setzt einen Wert auf einen anderen (Zuweisung eines Berechnungsergebnis zu einem Ergebniswert)

  • a: = b + c
  • a += b


VERGLEICH – COMPARISON 

vergleich zweier oder mehrerer Werte (Frage mit Antwortmöglichkeit wahr / falsch)

  • a == b
  • a >= b


VERZWEIGUNG 

alternativer Programmablauf, meist bestimmt durch einen Vergleich als Bedingung (Ausführung in Abhängigkeit von Benutzereingaben)

  • if(b != a) -> ...


ITERATION

Führt Operationen solange aus bis Bedingung / condition erfüllt ist (Aufsummierung, Zeichenweise einlesen eines Textes)

  • While, foreach, for, do while, try


SPRUNG – JUMP

Setzt Programm an anderer Stelle fort

  • exit, break, goto


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TESTE DEIN WISSEN

Umfang von C

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TESTE DEIN WISSEN

Eigenschaften:

  • Relativ direkter zugriff auf Fähigkeiten der Maschine (nur generellste Funktionen)
  • Low Level (Maschinennahe) Programmiersprache (relative direkter Zugriff auf die Fähigkeiten der Maschine)
  • Imperativ Programmiersprache (Anweisungen werden in vorgegebener Reihenfolge abgearbeitet)
  • Prozedurale Programmiersprache (Anweisungen werden in Form von Funktionen gruppiert und bei Bedarf abgerufen)


Umfasst:

  • Struktur --> Wie müssen Programme aufgebaut und geschrieben werden
  • Syntax --> Welche Wörter/Zeichen dürfen verwendet werden und welche nicht -> Keywords
  • Semantik von Objekten und Funktionen (was passiert beim Ausführen von Aktionen)
  • Standard Library (Standardisierte Bibliothek mit häufig benötigten Zusatzfunktionen)
  • Preprocessor eine Komponente zum automatischen verändern von C-Quellcode vor Kompelierung



Umfasst nicht:

  • Keine Möglichkeit für In/Output (Für spezielle Resourcen z.B Netzwerkschnittstelle, müssen Libarys nachgerüstet werden)
  • Standard Library enthalt nur Minimalset an Funktionen um OS-Resourcen zu nutzen (für spezielle Resourcen z.B Uhrzeit, müssen Libarys nachgerüstet werden)



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TESTE DEIN WISSEN

Syntaktische Elemente eines C-Programms

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TESTE DEIN WISSEN

Kenntnis der Syntaktische Elemente notwendig um Kompilierungsfehler zu verstehen

Prinzipiell gilt: "Declaration before use"


KEYWORDS

sind durch  Sprachdefinition der Programmiersprache reserviert (dürfen nicht beliebig verwendet werden).

  • Int, return, double, float, void


IDENTIFIER

wird durch Programmierer festgelegt. (Jedes Objekt im Programm muss über einen einzigartigen Namen (Identifier) verfügen). Name sollte "sprechend" sein

C ist case sensitiv -> Groß.-Kleinschreibung wird unterschieden (VALUE !=value)

Jeder Identifier hat Gültigkeitsbereich (Scope - zb bei Blockstruktur)


VARIABLEN

Dienen zum Speichern von Werten

Wert der Variable wird zur Laufzeit des Programms bestimmt / geändert

Variable ist ein Name für eine Stelle im Speicher (Speicheradresse).

Der Type der Variable legt fest, was für ein Wert darin gespeichert wird (Passen nicht zusammen, kommt zu einem Kompilierungsfehler


KONSTANTEN

Sind unveränderliche Werte die zur Laufzeit nicht geändert werden können

  • Physikalische Konstanten e,c
  • Numerische Konstanten 2, 8, 100
  • Einzelnes Zeichen ‘s‘


STRING-LITERALE

Sind unveränderliche Vorgegebene Textstrings die zur Laufzeit nicht geändert werden können

  • „Hello World“


OPERATOREN

· Bestimmt Art der Operation

o ++, --, +, -, *, /, %


OPERANTEN

Argumente der Operation (auf was die Operation angewendet wird)

  • Sum, 2 , 3, „Hello World“


EXPRESSION

Kombination aus Operatoren und Operanden

  • A+b, sum = a + b

a=42 (ohne ;)


STATEMENT

Aktion die vom Programm durchgeführt werden soll (Anweisung an den Rechner). 

a=42; (mit ;)

  • Int sum; sum = 2+3; printf(„test”); return 0;


MAIN FUNKTION

Funktion mit Namen main ist in C als Einstiegspunkt für ein Programm festgelegt (Programm muss über eine Funktion mit dem Namen main verfügen). Programm endet sobald die main Funktion abgearbeitet wurde.


KOMMENTAR:

/*....*/

Wird nicht kompiliert (rein zur Erklärung des codes)


BLOCKSTRUKTUR – BLÖCKE

{ }

Auch verschachtelt

Blöcke Legen Scope von Identifiern fest


SYNTACTIC SUGAR

· Leerzeichen, tabulatoren, backslash -> werden vom Compiler ignoriert und werden zur besseren Leserlichkeit des Codes verwendet


PRECEDENCE REIHENFOLGE DER ABARBEITUNG

Wie in mathe Klammer vor Punkt vor Strich

Wenn Operatoren gleichwertig dann von links nach rechts


ARTEN

Solche die mit Semikolon abgeschlossen werden 

  • If Statement zur bedingten Ausführung von anderen Statements
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TESTE DEIN WISSEN

Beispiel für Shell Befehl

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TESTE DEIN WISSEN

rm -r bilder


rm comand für remove

-r rekursives löschen

bilder ziel. (VZ darunter wird gelöscht) 

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TESTE DEIN WISSEN

Erkennung von ungewollten Veränderungen bei Dateien mittels Hash-Funktion

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TESTE DEIN WISSEN

Störung der Übertragung kann Daten verändern

Angreifer kann Daten während der Übertragung abfangen und manipulieren 

 

Man kann bitweise mit Originaldatei vergleichen (Dauert sehr lange)


Oder mithilfe der Hash-Funktion:


Mathematische Funktion y = h(x)

o X -> Datenmenge

o Y -> Hash Value / Wert konstanter Größe


Große Datenmenge wird durch konstant großen Hash Wert abgebildet. Bei einer kleinen Änderung der Daten kommt es zu einem komplett anderen Hash Wert. Hash Wert kann aus Daten schnell und einfach errechnet werden. Man muss nur noch Hash Wert verglichen. 

 

FUNKTIONSPRINZIP:

· Vor dem Senden der Datei wird der Hash Wert der Daten ermittelt.

· Die Datei + Hashwert (Checksumme) + Hash-Verfahren werden übermittelt.

· Mit dem angegebenen Hash Verfahren wird erneut der Hash Wert der empfangenen Dateien ermittelt und mit der Checksumme verglichen.


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TESTE DEIN WISSEN

Begriff des Algorithmus

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TESTE DEIN WISSEN

Lösungswege für lösbare Probleme können durch Algorithmen beschrieben werden. 


Folgende Merkmale hat ein Algorithmus:

  • Genau definierte Inputs und Outputs (Anzahl, Art, Bedeutung)
  • Genau definierte Abfolge von Operationen
  •  Muss für jeden, gültigen Input terminieren -> darf nicht endlos laufen


Algorithmen werden in Form von Programmen definiert


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TESTE DEIN WISSEN

Bedeutung des Control Flows, Zweck von Control Flow Statements

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TESTE DEIN WISSEN

Bedeutung:

  • Bestimmt die Reihenfolge bei der Ausführung der Statements
  • Steuerung des Controlflow durch verschiedenste Bedingungen


Zweck:

  • Entscheidung zwischen Ausführungspfad -> if(condition), switch
  • Auslassen von Statements -> if(condition),
  • Mehrfache Ausführung von Statements -> loops, for, while, do while
  • Ausführen an einer anderen Stelle fortsetzen-> goto
  • Break -> beendet aktuelle schleife



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Q:

Bedeutung von Packen/Entpacken und Komprimieren/Dekomprimieren

A:

Zum übertragen von Daten zwischen Rechnern z.B über ein Netzwerk Dateien werden dabei nicht verändert (bleiben originalgetreu)


Wenn Daten nicht komprimiert werden, ist Größe des Archives immer größer als die Summe der gepackten Dateien (Weil Verwaltungsdateien zum Entpacken notwendig sind)


Deshalb wird vor dem Archivieren komprimiert (um Bandbreite bei 

Übertragung im Netzwerk einzusparen)


Zwei Arten von Archivierung:


VERLUSTFREIE KOMPRIMIERUNG --> Dateien sind vor und nach Komprimieren gleich (keine Verluste)

z.B.: BITS ZUSAMMENFASSEN, DICTIONARY 


VERLUSTBEHAFTETE KOMPRIMIERUNG --> Dateien sind vor und nach Komprimieren NICHT gleich (Verluste). Beim Komprimieren werden Daten absichtlich verworfen.

z.B.: Mehrere Pixel, durch eines ersetzen




Q:

Begriff des Problems

A:

"zu lösende Aufgabe"


Jedes Problem besteht aus:

  • Menge an Eingangswerte (Inputs)
  • Menge an Operationen (unter Anwendung der Eingangswerte)
  • Menge an Lösungen / Ausgangswerten (Outputs)

Bsp für Problem:

"Addiere 2 zahlen"


Instanz des Problems:

genau definierte Menge an Eingangswerten für ein Problem


Es gibt entscheidbare und unentscheidbare Probleme


Q:

Entscheidbare vs. unentscheidbare Probleme

A:

Ein Problem ist lösbar, wenn es eine Folge von Operationen gibt, die für jede Instanz in endlicher Zeit zu einem Ergebnis führt.


nicht lösbar, wenn mindestens eine Instanz (definierte Menge an Eingabewerte) vorhanden, für die (innerhalb einer endlichen Zeit) kein Ergebnis erhalten wird -> Operationen laufen endlos. (Bei einzelnen Instanzen kann es sehr wohl zu einer Lösung kommen, aber eben nicht bei allen)





 

Q:

Zweck und Aufbau eines Compilers

A:

Zweck: Wandelt Quellcode in Binary um 


Aufbau:

Compiler sind Plattformspezifisch, da sie die Maschinenbefehle der jeweiligen Plattform kennen müssen (Arm, intel, amd). 


Compiler übersestzt/kompiliert Quellcode in die plattformabhängigen Maschinenbefehle um und erzeugt das Binary. Binary (Maschinenbefehle) werden auf Zielplattform ausgeführt 


MODULARE COMPILER:

Unterstützen mehrere Programmiersprachen und HW-Plattformen

Besteht aus:


  • (Sprach-spezifisches) Compiler Frontend --> Übersetzt Quellcode in interne sprach-unabhängige Repräsentation 


  • Optimiser --> Programm wird optimiert (Verwerfen von unnötigen Operationen, Ändern der Befehlsreihenfolge)


  • (plattform-spezifisches ) Compiler Backend --> Erzeugt  Plattformabhängigen Maschinencode / Binary 
Q:

Unterschied zwischen Compiler und Interpreter

A:

Compiler:

  • Compiler sind immer Plattformspezifisch (muss maschinenbefehle der Blattform kennen)
  • meist modular aufgebaut (mehr als eine Programm bz HW Plattform)
  • Quellcode wird vor dem übersetzen geprüft (und optimiert)
  • Linker fügt einzelne Programme nach Kompilierung zu Binary zusammen


Interpreter: (Virtuelle Maschine)

  • Interpreter ist Programm
  • Quellcode wird vorher nicht übersetzt, Befehl nach Befehl wird ausgeführt
  • Interpreter sind einfacher zu erstellen als Compiler (jedoch langsamer und keine syntaktische Überprüfung)
Mehr Karteikarten anzeigen
Q:

Elementare Operationen von Programmen

A:

Programm besteht aus Abfolge von Operationen --> Statements

Mächtigkeit der Operationen hängt von Programmiersprache ab.


EINGABE - INPUTS

Einlesen von Informationen von „außen“ (Benutzereingaben, Abfragen des Status eines anderen Systems, Messwerte)

  • read sensor input
  • Maus, Tastatureingaben


AUSGABE - OUTPUTS

Weitergabe von Informationen nach außen (an Anwender, an anderes System)

  • Print result
  • Warn user
  • Turn on led


OPERATIONEN

Durchführen von Berechnungen, ändern von Werten, Rechenoperationen, logische Verknüpfungen, Textverarbeitung

  • a + b
  • 0 „und“ 1


ZUWEISUNGEN – ASSIGNMENT

Setzt einen Wert auf einen anderen (Zuweisung eines Berechnungsergebnis zu einem Ergebniswert)

  • a: = b + c
  • a += b


VERGLEICH – COMPARISON 

vergleich zweier oder mehrerer Werte (Frage mit Antwortmöglichkeit wahr / falsch)

  • a == b
  • a >= b


VERZWEIGUNG 

alternativer Programmablauf, meist bestimmt durch einen Vergleich als Bedingung (Ausführung in Abhängigkeit von Benutzereingaben)

  • if(b != a) -> ...


ITERATION

Führt Operationen solange aus bis Bedingung / condition erfüllt ist (Aufsummierung, Zeichenweise einlesen eines Textes)

  • While, foreach, for, do while, try


SPRUNG – JUMP

Setzt Programm an anderer Stelle fort

  • exit, break, goto


Q:

Umfang von C

A:

Eigenschaften:

  • Relativ direkter zugriff auf Fähigkeiten der Maschine (nur generellste Funktionen)
  • Low Level (Maschinennahe) Programmiersprache (relative direkter Zugriff auf die Fähigkeiten der Maschine)
  • Imperativ Programmiersprache (Anweisungen werden in vorgegebener Reihenfolge abgearbeitet)
  • Prozedurale Programmiersprache (Anweisungen werden in Form von Funktionen gruppiert und bei Bedarf abgerufen)


Umfasst:

  • Struktur --> Wie müssen Programme aufgebaut und geschrieben werden
  • Syntax --> Welche Wörter/Zeichen dürfen verwendet werden und welche nicht -> Keywords
  • Semantik von Objekten und Funktionen (was passiert beim Ausführen von Aktionen)
  • Standard Library (Standardisierte Bibliothek mit häufig benötigten Zusatzfunktionen)
  • Preprocessor eine Komponente zum automatischen verändern von C-Quellcode vor Kompelierung



Umfasst nicht:

  • Keine Möglichkeit für In/Output (Für spezielle Resourcen z.B Netzwerkschnittstelle, müssen Libarys nachgerüstet werden)
  • Standard Library enthalt nur Minimalset an Funktionen um OS-Resourcen zu nutzen (für spezielle Resourcen z.B Uhrzeit, müssen Libarys nachgerüstet werden)



Q:

Syntaktische Elemente eines C-Programms

A:

Kenntnis der Syntaktische Elemente notwendig um Kompilierungsfehler zu verstehen

Prinzipiell gilt: "Declaration before use"


KEYWORDS

sind durch  Sprachdefinition der Programmiersprache reserviert (dürfen nicht beliebig verwendet werden).

  • Int, return, double, float, void


IDENTIFIER

wird durch Programmierer festgelegt. (Jedes Objekt im Programm muss über einen einzigartigen Namen (Identifier) verfügen). Name sollte "sprechend" sein

C ist case sensitiv -> Groß.-Kleinschreibung wird unterschieden (VALUE !=value)

Jeder Identifier hat Gültigkeitsbereich (Scope - zb bei Blockstruktur)


VARIABLEN

Dienen zum Speichern von Werten

Wert der Variable wird zur Laufzeit des Programms bestimmt / geändert

Variable ist ein Name für eine Stelle im Speicher (Speicheradresse).

Der Type der Variable legt fest, was für ein Wert darin gespeichert wird (Passen nicht zusammen, kommt zu einem Kompilierungsfehler


KONSTANTEN

Sind unveränderliche Werte die zur Laufzeit nicht geändert werden können

  • Physikalische Konstanten e,c
  • Numerische Konstanten 2, 8, 100
  • Einzelnes Zeichen ‘s‘


STRING-LITERALE

Sind unveränderliche Vorgegebene Textstrings die zur Laufzeit nicht geändert werden können

  • „Hello World“


OPERATOREN

· Bestimmt Art der Operation

o ++, --, +, -, *, /, %


OPERANTEN

Argumente der Operation (auf was die Operation angewendet wird)

  • Sum, 2 , 3, „Hello World“


EXPRESSION

Kombination aus Operatoren und Operanden

  • A+b, sum = a + b

a=42 (ohne ;)


STATEMENT

Aktion die vom Programm durchgeführt werden soll (Anweisung an den Rechner). 

a=42; (mit ;)

  • Int sum; sum = 2+3; printf(„test”); return 0;


MAIN FUNKTION

Funktion mit Namen main ist in C als Einstiegspunkt für ein Programm festgelegt (Programm muss über eine Funktion mit dem Namen main verfügen). Programm endet sobald die main Funktion abgearbeitet wurde.


KOMMENTAR:

/*....*/

Wird nicht kompiliert (rein zur Erklärung des codes)


BLOCKSTRUKTUR – BLÖCKE

{ }

Auch verschachtelt

Blöcke Legen Scope von Identifiern fest


SYNTACTIC SUGAR

· Leerzeichen, tabulatoren, backslash -> werden vom Compiler ignoriert und werden zur besseren Leserlichkeit des Codes verwendet


PRECEDENCE REIHENFOLGE DER ABARBEITUNG

Wie in mathe Klammer vor Punkt vor Strich

Wenn Operatoren gleichwertig dann von links nach rechts


ARTEN

Solche die mit Semikolon abgeschlossen werden 

  • If Statement zur bedingten Ausführung von anderen Statements
Q:

Beispiel für Shell Befehl

A:

rm -r bilder


rm comand für remove

-r rekursives löschen

bilder ziel. (VZ darunter wird gelöscht) 

Q:

Erkennung von ungewollten Veränderungen bei Dateien mittels Hash-Funktion

A:

Störung der Übertragung kann Daten verändern

Angreifer kann Daten während der Übertragung abfangen und manipulieren 

 

Man kann bitweise mit Originaldatei vergleichen (Dauert sehr lange)


Oder mithilfe der Hash-Funktion:


Mathematische Funktion y = h(x)

o X -> Datenmenge

o Y -> Hash Value / Wert konstanter Größe


Große Datenmenge wird durch konstant großen Hash Wert abgebildet. Bei einer kleinen Änderung der Daten kommt es zu einem komplett anderen Hash Wert. Hash Wert kann aus Daten schnell und einfach errechnet werden. Man muss nur noch Hash Wert verglichen. 

 

FUNKTIONSPRINZIP:

· Vor dem Senden der Datei wird der Hash Wert der Daten ermittelt.

· Die Datei + Hashwert (Checksumme) + Hash-Verfahren werden übermittelt.

· Mit dem angegebenen Hash Verfahren wird erneut der Hash Wert der empfangenen Dateien ermittelt und mit der Checksumme verglichen.


Q:

Begriff des Algorithmus

A:

Lösungswege für lösbare Probleme können durch Algorithmen beschrieben werden. 


Folgende Merkmale hat ein Algorithmus:

  • Genau definierte Inputs und Outputs (Anzahl, Art, Bedeutung)
  • Genau definierte Abfolge von Operationen
  •  Muss für jeden, gültigen Input terminieren -> darf nicht endlos laufen


Algorithmen werden in Form von Programmen definiert


Q:

Bedeutung des Control Flows, Zweck von Control Flow Statements

A:

Bedeutung:

  • Bestimmt die Reihenfolge bei der Ausführung der Statements
  • Steuerung des Controlflow durch verschiedenste Bedingungen


Zweck:

  • Entscheidung zwischen Ausführungspfad -> if(condition), switch
  • Auslassen von Statements -> if(condition),
  • Mehrfache Ausführung von Statements -> loops, for, while, do while
  • Ausführen an einer anderen Stelle fortsetzen-> goto
  • Break -> beendet aktuelle schleife



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