Modellbildung in der Informatik

Leitlinie dieser Einführung in die Informatik ist die Frage, welche Vorgehensweisen einem Problem informatische Kontur verleihen und welche Techniken zur Verfügung stehen, um Informatiksysteme analysieren oder entwerfen zu können. Modelle enstehen in der Zusammenschau unterschiedlicher Ansichten eines Systems, die durch prägnante Diagramme beschrieben werden: Entity-Relationship-, Systemstruktur-, Zustandsübergangs- und Sequenzdiagramme. Inhärenter Bestandteil dieser grafischen Beschreibungstechniken ist die Charakterisierung der zugrundeliegenden Daten (z.B. in funktionaler Programmierung). Die Autoren verwenden in Ihrem Werk AutoFOCUS zum Diagramm-orientierten Systementwurf, zur Konsistenzprüfung und zur Simulation. Sie gehen den Fragen nach, wie sich Diagramme in formale Spezifikationen übertragen lassen, woher eine Systementwicklung ihre Argumente nimmt, nach welchen Methoden verifiziert wird und wie interaktive Theorembeweiser, wie z.B. Isabelle/HOL, arbeiten.

Einleitung: Das Entity-Relationship-Modell.- 0.1 ER-Diagramme.- 0.2 Datenlexika.- 0.3 Übungen.- 0.4 Wie es weitergeht.- 1 Algebraische Modellierung.- 1.1 Signaturen und Axiome.- 1.2 Grundlegende Spezifikationen.- 1.3 Übungen.- 1.4 Wie es weitergeht.- 2 Diagrammatische Modellierung.- 2.1.- 2.2 Struktursicht (Systemstrukturdiagramme).- 2.3 Verhaltenssicht (Zustandsübergangsdiagramme).- 2.4 Zeitverlauf.- 2.5 Interaktionssicht (Sequenzdiagramme).- 2.6 Algorithmen.- 2.7 Partielle Korrektheit, Terminierung und Komplexität.- 2.8 Datensicht (der applikativen Programmierung).- 2.9 Übungen.- 2.10 Wie es weitergeht.- 3 Modellierung und Verifikation.- 3.1 Formeln und Regeln.- 3.2 Variablen, Substitution und Gleichheit.- 3.3 Ein formaler Rahmen des Beweisens.- 3.4 Ein einfacher Deduktionskalkül.- 3.5 Induktive Definitionen und Beweise.- 3.6 Übungen.- 3.7 Wie es weitergeht.- 4 Struktur formaler Sprachen.- 4.1 Interpretation und Übersetzung von Programmen.- 4.2 Endliche Automaten.- 4.3 Reguläre Ausdrücke.- 4.4 Chomsky-Grammatiken.- 4.5 Backus-Naur-Form.- 4.6 Syntaxanalyse.- 4.7 Übungen.- 4.8 Wie es weitergeht.- Abschluss: Requirements Engineering.- 5.1 Die Frühphase einer Systementwicklung.- 5.2 Das Aufgabenspektrum.- 5.3 Klassifizierung der Anforderungen.- 5.4 Anforderungsmodellierung und Systemdesign.- 5.5 Wie es weitergeht.- Einige mathematische Begriffe.- Gesetze der Booleschen Algebra.- Gesetze der Quantoren.- Lösungen zu ER-Diagrammen.- Lösungen zu algebraischen Spezifikationen.- Lösungen zur Verifikation.- Lösungen zu formalen Sprachen.- 253.