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Informatik ist die Wissenschaft von der Speicherung, Verarbeitung und Darstellung von Informationen mithilfe von Computern.

Die Informatik wird unterteilt in die Teildisziplinen Theoretische, Praktische, Technische und Angewandte Informatik.

Folgende Themengebiete gehören zur Informatik:

Algorithmen und Datenstrukturen

Algorithmen

Ein Algorithmus ist eine schrittweise Sequenz von elementaren Anweisungen, die in Form eines Programms von einem Computer umgesetzt werden kann.

Algorithmen spielen in allen Bereichen der Informatik eine zentrale Rolle: Die Reihenfolge der Google-Suchergebnisse wird durch den PageRank-Algorithmus festgelegt, Algorithmen präsentieren Inhalte in sozialen Netzwerken, Navigationssysteme beruhen auf Wegfindungsalgorithmen wie dem Dijkstra-Algorithmus, bei der Codierung von Daten werden Kompressionsalgorithmen wie JPEG oder Huffman eingesetzt und auch die optische Darstellung der Inhalte in diesem Wiki wird von Algorithmen übernommen. Selbst in der Grundschule lernt man bereits (ohne es zu wissen) Algorithmen kennen, etwa die Algorithmen für schriftliches Multiplizieren und Dividieren.

Ägyptische Multiplikation

Algorithmus

Bedingte Anweisung

Bedingte Wiederholung

Bellman-Ford-Algorithmus

Binäre Suche

Borůvka-Algorithmus

Breitensuche

Bubblesort

Dijkstra-Algorithmus

Divide and Conquer

Gnomesort

Heron-Verfahren

Insertionsort

Kontrollfluss

Kruskal-Algorithmus

Mergesort

Prim-Algorithmus

Programmablaufplan

Pseudocode

Quicksort

Selectionsort

Tiefensuche

Wiederholung mit fester Anzahl

Wiederholung mit Laufvariable

Allgemeines zum Thema Codierung

ASCII

Binärsystem

Dezimalsystem

Hexadezimalsystem

RGB-Farbmodell

SVG

Bildcodierungen

1906 wurden die ersten Rastergrafiken auf einen Fernseher übertragen. Seitdem beschäftigt sich die Informatik damit, wie qualitativ möglichst hochwertige Bilder ohne Informationsverlust gespeichert und übertragen werden können. Zu diesem Zweck wurden Algorithmen der Datenkompression und spezielle Dateiformate wie JPG und PNG entwickelt.

Pixel

PNM

Rastergrafik

RGB-Farbmodell

SVG

Vektorgrafik

Datenstrukturen

Daten müssen organisiert werden, selbst kleinste Mengen. Einzelne Daten kann man noch in Variablen speichern, aber sobald es mehr werden, braucht es Strukturen wie Listen, Bäume oder Graphen. Ein Teil der Theoretischen Informatik beschäftigt sich damit, wie diese Datenstrukturen effizient konstruiert werden können.

Baum (Datenstruktur)

Graph

Verkettete Liste

Graphen

Ein Graph ist eine Datenstruktur, die aus einer Menge an Knoten und einer Menge an Kanten besteht, wobei jede Kante zwei Knoten miteinander verbindet.

Graphen werden in der Informatik genutzt, um alle möglichen Sachverhalte zu modellieren, etwa die Verknüpfungen zwischen Neuronen in einem künstlichen Neuronalen Netz, die Spielfelder für einen Schachcomputer oder Orte und Straßen für die Routenplanung in Navigationssoftware.

Bellman-Ford-Algorithmus

Borůvka-Algorithmus

Breitensuche

Dijkstra-Algorithmus

Endlicher Automat

Graph

Kruskal-Algorithmus

Prim-Algorithmus

Tiefensuche

Theoretische Informatik

Die Theoretische Informatik beschäftigt sich mit der Frage, welche Probleme berechenbar oder unberechenbar sind und auf welche Weise sie berechnet werden können. Dazu verwendet man Berechnungsmodelle wie die Turingmaschine oder die Registermaschine, mathematische Kalküle wie den Lambda-Kalkül oder Befehlssätze wie WHILE und GOTO. Darauf aufbauend kann dann bewiesen werden, dass manche Probleme überhaupt nicht oder nicht mit vertretbarem Aufwand berechenbar sind.

EBNF

Formale Grammatik

Formale Sprache

Graph

Regulärer Ausdruck

Betriebs- und Kommunikationssysteme

Netzwerke

Wenn man mehrere Computer miteinander verbindet, um Daten auszutauschen, spricht man von einem Netzwerk. Ein Teilgebiet der Informatik beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Funktion von Netzwerken: wie können unterschiedlichste Computer einander finden und ohne Schwierigkeiten Daten austauschen? Zu diesem Zweck werden Protokolle wie HTTP und Algorithmen wie der Dijkstra-Algorithmus entwickelt.

Client

DHCP

DHCP-Server

DNS

Domain

HTTP

IP-Adresse

Ping

Router

Server

SMTP

SSH

Switch

TCP

UDP

URL

VPN

Datenbanken

Datenbanken

Um größere Datenmengen zu speichern und zu verwalten, nutzt man Datenbanken, von der einfachen Excel-Tabelle bis hin zum verteilten Datenbanksystem. Ein Teilbereich der Informatik beschäftigt sich damit, wie Daten möglichst effizient, konsistent und frei von Redundanzen in Datenbanken gespeichert werden können.

Apache Cassandra

Attribut (Informatik)

Bigtable

CouchDB

Datenbank

Differenz (Mengenlehre)

Elasticsearch

ER-Diagramm

GraphQL

Join

Projektion (Relationenalgebra)

Kreuzprodukt

MongoDB

NoSQL

Null

OrientDB

Redis

Relation

Schnitt (Mengenlehre)

Selektion (Relationenalgebra)

SparQL

SQL

Tupel

Umbenennung

Vereinigung (Mengenlehre)

Software-Entwicklung

Sprachen

CSS

EBNF

Endlicher Automat

Formale Grammatik

Formale Sprache

HTML

LaTeX

PL/0

Pseudocode

Python (Programmiersprache)

Regulärer Ausdruck

SQL

SVG

XML

Markup

Markupsprachen sind Sprachen, mit denen man Formatierungen in einfachen Textdateien speichern kann, sodass diese von einem geeigneten Programm in optisch ansprechende Dokumente übersetzt werden können. Für die Formatierung der Texte in diesem Wiki wird etwa die Sprache Wikitext verwendet.

HTML

LaTeX

SVG

XML

Web-Programmierung

Attribut (Informatik)

CSS

Grid-Layout

HTML

React