Informatik und Wirtschaft Teil 1

Kombination von Hardware, Software und Netzwerken, die Menschen beim Sammeln, Kreieren und Verteilen wichtiger Daten hilft. 

Produkte oder Dienstleistungen, in Form von Binärdaten hergestellt, verarbeitet, übertragen und konsumiert. 

Beim Computational Thinking geht es darum, Probleme so zu unterteilen, dass die einzelnen Teilprobleme von einem determinsitischen Agenten gelöst werden können.

«Fähigkeit, ein Problem in kleinere Probleme zu zerlegen, die deterministisch gelöst werden können.»

• CT ist Konzeptualisierung und nicht Programmierung

• CT ist eine Art und Weise, wie Menschen denken und Probleme lösen. Es beabsichtigt nicht Menschen dazu zu bringen wie Computer zu denken.

• Der Fokus von CT liegt auf Ideen und Prozessen, nicht auf physischen Software- oder Hardware Artefakten, die aus CT entstehen können. 

• CT ist für jeden und überall, nicht nur für Informatiker. 

• Dekomposition

• Mustererkennung

• Abstraktion

• Algorithmen

Dekomposition bedeutet die Unterteilung eines Problems in kleinere Teilprobleme.

Mustererkennung ist die Identifikation von Gemeinsamkeiten und Ähnlichkeiten zwischen den einzelnen Teilproblemen sowie auch zwischen verschiedenen Problemen. 

Sie erlaubt die Vereinfachung des Problems durch Wiederverwendung derselben Lösung für gleiche oder ähnliche Probleme.

Abstraktion bedeutet, die wichtigen Bestandteile eines Problems zu identifizieren und die unwichtigen wegzulassen.

Ein Algorithmus ist ein endlicher Text in eindeutiger Sprache der eine Abfolge von Schritten festlegt.

«Algorithmen bestehen aus endlich vielen, wohldefinierten Einzelschritten. Bei er Problemlösung wird eine bestimmte Eingabe in eine bestimmte Ausgabe überführt.»

Maschinentauglichkeit, Allgemeinheit und Korrektheit

Der Post-Completion-Error ist ein Phänomen, bei dem Menschen nach der Lösung des Hauptproblems oftmals einen letzten, kleineren Schritt vergessen.

Beim bewussten Bias weiss die Person, dass sie einen Bias, also zum Beispiel Vorurteile, hat. Beim unbewussten Bias kennt die Person ihre Vorurteile/Verzerrungen nicht.

Bei diesem Bias erfahren Menschen eine Tendenz sich mit Leuten verbunden zu fühlen, die einen ähnlichen Hintergrund/Interessen oder Erfahrungen haben wie sie selbst.

«Algorithmischer Bias beschreibt systematische und wiederholbare Fehler in einem Computersystem, die unfaire Ergebnisse erzeugen, wie zum Beispiel die Privilegierung einer willkürlichen Gruppe von Benutzern gegenüber anderen.» 

Zum einen der Bias des Erstellers selbst, zum anderen die verwendeten (historischen) Daten.

Durch die Verarbeitung von Nullen und Einsen

Maschinensprache ist eine Reihe von Befehlen, die direkt vom Prozessor eines Computers ausgeführt werden können. Das heisst, die Programmiersprach wurde sehr stark von der Hardware beeinflusst

Maschinensprachen werden in der Regel in Sequenzen von 0 und 1 ausgedrückt.

In Assemblersprachen werden die in der Maschinensprache verwendeten Zahlenfolgen durch lesbare Abkürzungen ersetzt. Dadurch kann man Programme schreiben, die für Menschen leichter lesbar und verständlicher sind.

Ein sogenannter Assembler übersetzt dann wie ein Dolmetscher das Programm von Assemblersprache in Maschinensprache. Dadurch werden die Vorteile der hohen Ausführungsgeschwindigkeit und des geringen Speicherbedarfs von Programmen beibehalten. 

Höhere Programmiersprachen sind Sprachen. die sich durch eine starke Abstraktion von der Maschinensprache auszeichnen und näher an der natürlichen Sprache von Menschen sind.

Eine höhere Programmiersprache kann natürlich sprachliche Wörter für spezifische Konstrukte verwenden, um für den Menschen leicht benutzbar und verständlich zu sein. Dies muss dann immer zuerst für den Computer in eine maschinenlesbare Form übersetzt werden.

1. Maschinensprachen

2. Assemblersprachen

3. Höhere Programmiersprachen

Ein Assembler transformiert ein Programm in Assemblersprache in ein Programm in Maschinensprache

Ein Compiler wandelt Quellcode aus einer höheren Programmiersprache in Maschinensprache um, er übersetzt also das gesamte Programm von einer Programmiersprache in Maschinensprache.

Der Code wird vollständig übersetzt, bevor das Programm vom Computer ausgeführt wird

Ein Interpreter verarbeitet den Code eines Programms zur Laufzeit. Dazu geht der Interpreter Zeile für Zeile vor: Eine Anweisung wird eingelesen, analysiert und sofort ausgeführt. Dann geht es mit der nächsten Anweisung weiter. Ein Interpreter erzeugt keine Datei in Maschinensprache, die man mehrmals ausführen könnte.

C und C++

Python und Perl

Weil ein Compiler den gesamten Code auf einmal ausführt, benötigt er vergleichsweise mehr Zeit und Ressourcen als ein Interpreter.

Sobald das fertige Programm läuft, kann ein es oft jedoch effizienter und schneller als interpretierte Programme ausgeführt werden, da alle Anweisungen bereits vollständig in Maschinensprache übersetzt wurden. 

Die Lexikalik definiert die gültigen Zeichen bzw. Wörter, aus denen Programme der Programmiersprache zusammengesetzt sein dürfen.

Die Syntax definiert den korrekten Aufbau der Sätze aus gültigen Zeichen, d. h. sie legt fest, in welcher Reihenfolge lexikalisch korrekte Zeichen im Programm auftreten dürfen.

Die Semantik definiert die Bedeutung syntaktisch korrekter Sätze, d.h. sie beschreibt, was passiert, wenn beispielsweise bestimmte Anweisungen ausgeführt werden.

Bei einem Programmierparadigma geht es um den grundlegenden Stil, in dem ein Programm geschrieben wird.

Es beschreibt welche Prinzipien und Denkmuster angewandt und welche Herangehensweisen genutzt werden.

Deklarative Programmiersprachen legen den Fokus auf die Beschreibung des gewünschten Ergebnisses anstatt Arbeitsschritte aufzulisten.

Das zentrale Element dieses Paradigma ist die Funktion, im traditionellen mathematischen Sinne y=f(x). Alle Elemente können als Funktion aufgefasst und der Code kann durch aneinandergereihte Funktionsaufrufe ausgeführt werden.

Die imperative Programmierung ist dadurch charakterisiert, dass Programmcode aus einer Abfolge von Anweisungen oder auch Instruktionen zur Steuerung besteht. 

Die Idee ist, dass alle Anweisungen Schritt für Schritt nach dem Prinzip Erledige zuerst das, dann das, etc.abgearbeitet werden, d.h. der Fokus ist hier auf dem «wie» anstelle von dem «was» (deklarativ).

Objektorientierung erlaubt es uns, die reale Welt als Objekte zu repräsentieren, die miteinander interagieren können und gewisse Eigenschaften haben. 

Dies ist häufig sehr nah daran, wie Menschen die reale Welt beschreiben.