Programmentwicklung 2

Bachelor Informatik
2. Semester

Termine und Allgemeines für das Sommersemester 2021

Arbeitsaufwand: Das Modul PE2 ist mit sechs Leistungspunkten (CP) in der Prüfungsordnung angegeben. Laut der Verordnung zur Regelung des Näheren der Studienakkreditierung in Nordrhein-Westfalen (Studienakkreditierungsverordnung - StudakVO) vom 25.01.2018, Paragraph 8 Leistungspunktesystem, Satz (1) entspricht ein Leistungspunkt einer Gesamtarbeitsleistung von 25 bis höchstens 30 Zeitstunden. Insgesamt ergibt sich also ein Arbeitsaufwand von 150 Stunden im Semester, bei der 30 Stunden für die Vorbereitung auf die Klausur enthalten sind. Die 120 Stunden verteilen sich bei 15 Wochen Vorlesungszeit im Semester auf acht Stunden pro Woche. Wenn Sie nicht an den Übungen teilnehmen oder die Übungen nicht bearbeiten, haben Sie zwar in der Woche mehr Zeit für andere Dinge, aber die Vorbereitungszeit für die Klausur wird entsprechend länger. Eine gute Mitarbeit in und an den Übungen ist hilfreich zum Verstehen der Vorlesungsinhalte und damit zum Bestehen der Klausur. Eine aktive Teilnahme an den Übungen verkürzt außerdem die Vorbereitungszeit für die Prüfung und erhöht die Chance, die Klausur zu bestehen.

Empfehlung: Falls Sie sich fragen, warum im Informatik-Studium so viel Mathematik unterrichtet wird und Sie die Anwendung in der Informatik vermissen, finden Sie die Antworten dazu vielleicht in dem Buch Goebbels, Rethmann: Mathematik für Informatiker. Springer Vieweg. In dem Buch werden Fragestellungen der Informatik in den Mittelpunkt gestellt, für die dann die benötigte Mathematik entwickelt wird.

Das Besondere an dem Buch sind die vielen Querbezüge zur Informatik und die ausführlichen Herleitungen mit vielen Zwischenschritten. Da das Buch als Einführung geschrieben ist, genügen elementare Schulkenntnisse in Mathematik. Bruchrechnung oder das Umstellen von Gleichungen setzen wir aber als bekannt voraus.

Inhalt

• Programmieren in C/C++
  • Strukturierte Programmierung
  • Modulare Programmierung
  • Objektorientierte Programmierung
  • Standard Template Library
• Objektorientierte Analyse und Design
  • Einführung in UML
  • Grundlegende Entwurfsmuster
• Programmiermodelle verteilter Systeme
  • Nachrichtenbasiert: Sockets
  • Auftragsbasiert: Remote Procedure Calls

Literatur

• C/C++
  • B.W. Kernighan, D.M. Ritchie: Programmieren in C. Carl Hanser Verlag.
  • K. Zeiner: Programmieren lernen mit C. Carl Hanser Verlag.
  • Regionales Rechenzentrum für Niedersachsen/Uni Hannover: Die Programmiersprache C.
  • Regionales Rechenzentrum für Niedersachsen/Uni Hannover: C++ für C-Programmierer.
  • B. Stroustrup: The C++ Programming Language. Addison-Wesley.
  • M. Schader, S. Kuhlins: Programmieren in C++. Springer Verlag.
  • S. Kuhlins, M. Schader: Die C++ Standardbibliothek. Springer Verlag.
  • H. Herold, M. Klar, S. Klar: C++, UML und Design Patterns. Addison-Wesley.
• OOA/OOD
  • Eric Freeman und Elisabeth Freeman mit Kathy Sierra und Bert Bates: Entwurfsmuster von Kopf bis Fuß. O'Reilly.
  • B. Oestereich: Objektorientierte Software-Entwicklung - Analyse und Design mit der Unified Modeling Language. Oldenbourg Verlag.
  • E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides: Entwurfsmuster - Elemente wiederverwendbarer objektorientierter Software. Addison-Wesley.
  • M. Fowler: Refactoring - Improving the Design of Existing Code. Addison-Wesley.
  • I. Sommerville: Software Engineering. Pearson Studium.
  • H. Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung. Spektrum Akademischer Verlag.
  • S.W. Ambler: Process Patterns - Building Large-Scale Systems Using Object Technology. Cambridge University Press.
  • H. Herold, M. Klar, S. Klar: C++, UML und Design Patterns. Addison-Wesley.
• Verteilte Systeme
  • G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg: Verteilte Systeme. Pearson Studium.
  • A. Schill, T. Springer: Verteilte Systeme. Springer Verlag.
  • Günter Bengel: Verteilte Systeme. Vieweg Verlag.
  • Ulrike Hammerschall: Verteilte Systeme und Anwendungen. Pearson Studium.
  • A. Tanenbaum, M. van Steen: Verteilte Systeme. Pearson Studium.
  • P. Mahlmann, C. Schindelhauer: Peer-to-Peer-Netzwerke. Springer Verlag.
  • A. Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme. Pearson Studium.
  • R. Stones, N. Matthew: Linux Programmierung. MITP-Verlag.

Alle generell erhältlichen Titel der EDV-Handbücher können Sie unter http://www.rrzn.uni-hannover.de/buecher.html einsehen.

Folien

• Wiederholung C
• Strukturierte und modulare Programmierung in C
• Softwareentwicklung und -test
• Klassen und Objekte in C++
• Ein- und Ausgabe in C++
• Exceptions, Referenzen und Operatorüberladung
• Generische Programmierung
• Objektorientierung
• Polymorphie
• Software-Modellierung
• Standard-Bibliothek
• Entwurfsmuster 1
• Entwurfsmuster 2
• Grundlagen verteilter Systeme
• Client-Server-Programme
• Ergänzung zu Rechenungenauigkeiten

Programme

• C-SFML
  • 15-Puzzle: puzzle.c, t00.png, t01.png, t02.png, t03.png, t04.png, t05.png, t06.png, t07.png, t08.png, t09.png, t10.png, t11.png, t12.png, t13.png, t14.png, t15.png, README
  • Snake: snake.h, snake.c, entry.h, entry.c, position.h, position.c, main.c, Makefile
• SFML C++
  • Mandelbrot: mandelbrot.hpp, mandelbrot.cpp, complex.hpp, complex.cpp, stack.h, main.cpp, Makefile
  • Tic-Tac-Toe: exception.hpp, exception.cpp, state.hpp, state.cpp, view.hpp, view.cpp, Makefile, X.png, O.png, E.png, tictactoe.png

Übungen

• Allgemeines
• Blatt 1: Modulare Programmierung in C
• Blatt 2: Modulare Programmierung in C
• Blatt 3: Klassen und Objekte in C++
• Blatt 4: Ein- und Ausgabe in C++
• Blatt 5: Operatorüberladung
• Blatt 6: Generische Programmierung
• Blatt 7: Objektorientierung und Vererbung
• Blatt 8: Vererbung und Polymorphie
• Blatt 9: Beziehungen von Klassen - Assoziation, Aggregation, Komposition
• Blatt 10: Standard-Bibliothek
• Blatt 11: Entwurfsmuster
• Blatt 12: Entwurfsmuster
• Blatt 13: Verteilte Systeme

Ziel der Übung ist es, die in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse zu vertiefen und praktisch anzuwenden, sowie Sie zum Selbststudium anzuleiten. Zur Software-Entwicklung gehört auch das systematische Testen und eine zielgerichtete Fehlersuche: Sind die einzelnen Komponenten fehlerhaft oder arbeiten sie nur nicht korrekt zusammen. Kenntnisse zum Testen und Debuggen von Programmen werden ebenfalls im Rahmen der Übungen erworben.

Um die vielfältigen Kompetenzen zu erwerben, die die Gesellschaft für Informatik von Informatikerinnen und Informatikern erwartet, soll in der Übung auch an einem Projekt gearbeitet werden, bei dem eine Art Routenplaner erstellt werden soll. Dazu kann an jedem Übungstermin ein kleiner Teil der Software implementiert werden, sodass am Ende daraus ein echtes Produkt zusammengesetzt werden kann. Jeder Teil wird für sich getestet (Komponententest). Die Funktionalität wächst also im Laufe der Zeit. Man nennt dieses Vorgehen inkrementelle Software-Entwicklung. So soll der Lernprozess unterstützt werden.

Konfuzius:
Sage es mir, und ich vergesse es.
Zeige es mir, und ich erinnere mich.
Lass es mich tun, und ich verstehe es.

Alle Aufgaben sind zu Hause vorzubereiten, d.h. die Vorlesungsinhalte müssen nachgearbeitet werden und verstanden sein. Die Vorbereitung dient dazu, dass Sie sich kritisch mit den in der Vorlesung behandelten Inhalten beschäftigen und dass Sie sich nicht behandelte Themen selbständig erarbeiten. Eine gute Mitarbeit in und an den Übungen ist hilfreich zum Verstehen der Vorlesungsinhalte und damit zum Bestehen der Klausur.

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