IT-Handbuch für Fachinformatiker*innen: Der Ausbildungsbegleiter

Intro -- Materialien zum Buch -- Vorwort -- Worum geht es in diesem Buch? -- Kapitelübersicht -- Für wen ist dieses Buch geeignet? -- Danksagung -- 1 Einführung -- 1.1 Informationstechnik, Informatik und EDV -- 1.1.1 Fachrichtungen der Informatik -- 1.1.2 Überblick über die IT-Ausbildung -- 1.2 Die Geschichte der Rechenmaschinen und Computer -- 1.2.1 Die Vorgeschichte -- 1.2.2 Die Entwicklung der elektronischen Rechner -- 1.2.3 Die Entwicklung der Programmiersprachen -- 1.3 Digitale Speicherung und Verarbeitung von Informationen -- 1.3.1 Digitale Bilddaten -- 1.3.2 Digitale Audiodaten -- 1.3.3 Digitale Speicherung von Text -- 1.4 Übungsaufgaben -- 2 Mathematische Grundlagen -- 2.1 Einführung in die Logik -- 2.1.1 Aussagen -- 2.1.2 Aussageformen -- 2.1.3 Logische Verknüpfungen -- 2.2 Mengenlehre und diskrete Mathematik -- 2.2.1 Mengenoperationen -- 2.2.2 Abbildungen -- 2.2.3 Folgen und Reihen -- 2.2.4 Beweise -- 2.3 Mathematische Verfahren im Alltag -- 2.3.1 Dreisatz -- 2.3.2 Lösen von Gleichungen und Gleichungssystemen -- 2.4 Grundlagen der Stochastik -- 2.4.1 Wahrscheinlichkeitsrechnung -- 2.4.2 Statistik -- 2.5 Grundlagen der linearen Algebra -- 2.5.1 Vektoren -- 2.5.2 Matrizen -- 2.6 Grundlagen der Analysis -- 2.6.1 Arten von Funktionen -- 2.6.2 Nullstellen und Ableitungen -- 2.7 Informationsspeicherung im Computer -- 2.7.1 Zahlensysteme -- 2.7.2 Bits und Bytes -- 2.8 Übungsaufgaben -- 2.8.1 Praktische Übungen -- 2.8.2 Kontrollfragen -- 3 Elektronische und technische Grundlagen -- 3.1 Elektronische Grundlagen -- 3.1.1 Einfache Schaltungen -- 3.1.2 Zusammengesetzte Schaltungen -- 3.2 Automatentheorien und -simulationen -- 3.2.1 Algorithmen -- 3.2.2 Die Turingmaschine -- 3.2.3 Der virtuelle Prozessor -- 3.3 Übungsaufgaben -- 3.3.1 Praktische Übungen -- 3.3.2 Kontrollfragen -- 4 Hardware -- 4.1 Grundlagen -- 4.2 Die Zentraleinheit.

4.2.1 Aufbau und Aufgaben des Prozessors -- 4.2.2 Der Arbeitsspeicher -- 4.2.3 Das BIOS -- 4.2.4 Bus- und Anschlusssysteme -- 4.3 Die Peripherie -- 4.3.1 Massenspeicher -- 4.3.2 Eingabegeräte -- 4.3.3 Ausgabegeräte -- 4.3.4 Soundhardware -- 4.4 Übungsaufgaben -- 5 Netzwerkgrundlagen -- 5.1 Einführung -- 5.1.1 Was ist ein Netzwerk? -- 5.1.2 Entstehung der Netzwerke -- 5.2 Funktionsebenen von Netzwerken -- 5.2.1 Das OSI-Referenzmodell -- 5.2.2 Das Schichtenmodell der Internetprotokolle -- 5.2.3 Netzwerkkommunikation über die Schichten eines Schichtenmodells -- 5.3 Klassifizierung von Netzwerken -- 5.3.1 Die Reichweite des Netzwerks -- 5.3.2 Die Netzwerktopologie -- 5.3.3 Der Zentralisierungsgrad des Netzwerks -- 5.4 Netzwerkkarten, Netzwerkkabel und Netzzugangsverfahren -- 5.4.1 Die verschiedenen Ethernet-Standards -- 5.4.2 Drahtlose Netze -- 5.5 Datenfernübertragung -- 5.5.1 DSL-Dienste -- 5.5.2 Internetzugänge über Mobilfunk -- 5.6 Die TCP/IP-Protokollfamilie -- 5.6.1 Netzzugang in TCP/IP-Netzwerken -- 5.6.2 IP-Adressen, Datagramme und Routing -- 5.6.3 Transportprotokolle -- 5.6.4 Das Domain Name System (DNS) -- 5.6.5 Verschiedene Internetanwendungsprotokolle -- 5.7 Übungsaufgaben -- 6 Betriebssysteme -- 6.1 Entwicklung der Betriebssysteme -- 6.1.1 Die Vorgeschichte -- 6.1.2 Die Geschichte von Unix -- 6.1.3 PC-Betriebssysteme -- 6.2 Aufgaben und Konzepte -- 6.2.1 Allgemeiner Aufbau von Betriebssystemen -- 6.2.2 Prozessverwaltung -- 6.2.3 Speicherverwaltung -- 6.2.4 Dateisysteme -- 6.3 Windows -- 6.3.1 Allgemeine Informationen -- 6.3.2 Windows im Einsatz -- 6.3.3 Die Windows-Eingabeaufforderung -- 6.3.4 Die Windows PowerShell -- 6.3.5 Windows-Server -- 6.4 Linux und Unix -- 6.4.1 Arbeiten mit der Shell -- 6.4.2 Die wichtigsten Systembefehle -- 6.4.3 Automatisierung -- 6.5 Übungsaufgaben -- 7 Grundlagen der Programmierung -- 7.1 Python.

7.1.1 Das erste Beispiel -- 7.1.2 Grundelemente von Python -- 7.1.3 Objektorientierung in Python -- 7.1.4 Die Python-Standardbibliothek einsetzen -- 7.2 Java -- 7.2.1 Einführungsbeispiel -- 7.2.2 Wichtige Merkmale von Java -- 7.2.3 Objektorientierte Programmierung mit Java -- 7.2.4 Weitere Java-Elemente -- 7.3 Übungsaufgaben -- 8 Algorithmen und Datenstrukturen -- 8.1 Algorithmen erarbeiten und implementieren -- 8.1.1 Einen Algorithmus planen -- 8.1.2 Den Algorithmus implementieren -- 8.1.3 Ein effizienterer GGT-Algorithmus -- 8.2 Datensammlungen sortieren -- 8.2.1 Bubblesort implementieren -- 8.2.2 Quicksort einsetzen -- 8.3 Nach Daten suchen -- 8.3.1 In Listen suchen -- 8.3.2 Nicht sequenzielle Datenstrukturen durchsuchen -- 8.4 Bäume und Graphen -- 8.4.1 Bäume verwenden -- 8.4.2 Graphen verwenden -- 8.5 Bedingungserfüllungsprobleme -- 8.5.1 Den Algorithmus für Bedingungserfüllungsprobleme implementieren -- 8.5.2 Anwendungsbeispiel: Ein Sudoku lösen -- 8.6 Übungsaufgaben -- 9 Weitere Konzepte der Programmierung -- 9.1 Reguläre Ausdrücke -- 9.1.1 Muster für reguläre Ausdrücke schreiben -- 9.1.2 Programmierung mit regulären Ausdrücken -- 9.2 Systemnahe Programmierung -- 9.2.1 Prozesse und Pipes -- 9.2.2 Threads -- 9.3 Einführung in die Netzwerkprogrammierung -- 9.3.1 Die Berkeley Socket API -- 9.3.2 Ein praktisches Beispiel -- 9.4 Externe Module und Abhängigkeiten -- 9.4.1 Externe Python-Module installieren -- 9.4.2 NumPy verwenden -- 9.4.3 Das Java-Build-Tool Maven -- 9.5 Übungsaufgaben -- 10 Datenanalyse, Machine Learning, künstliche Intelligenz -- 10.1 Einführung -- 10.1.1 Was ist künstliche Intelligenz? -- 10.1.2 Machine Learning im Überblick -- 10.2 Daten auswählen und aufbereiten -- 10.2.1 Textdaten aufbereiten -- 10.2.2 Bilddaten vorbereiten -- 10.2.3 Numerische Daten visualisieren -- 10.3 Konkrete Machine-Learning-Verfahren.

10.3.1 Lineare Regression -- 10.3.2 Logistische Regression -- 10.3.3 K-Means-Clustering -- 10.3.4 Künstliche neuronale Netzwerke -- 10.4 Übungsaufgaben -- 11 Software-Engineering -- 11.1 Überblick -- 11.1.1 Der Entwicklungszyklus -- 11.1.2 Planung und Analyse -- 11.1.3 Entwurf -- 11.1.4 Implementierung und Test -- 11.1.5 Dokumentation -- 11.1.6 Konkrete Entwicklungsverfahren -- 11.2 Werkzeuge -- 11.2.1 UML -- 11.2.2 Entwurfsmuster -- 11.2.3 Unit-Tests -- 11.2.4 Weitere nützliche Software -- 11.3 Übungsaufgaben -- 12 Geschäftsprozessanalyse -- 12.1 Überblick -- 12.1.1 Historische Entwicklung -- 12.1.2 Geschäftsprozesse -- 12.1.3 Einteilung der Aufgabenbereiche im Prozessmanagement -- 12.2 Prozesse modellieren mit BPMN -- 12.2.1 BPMN 2.0 im Überblick -- 12.2.2 Beispiele für BPMN-Diagramme -- 12.3 Übungsaufgaben -- 13 Datenbanken -- 13.1 Die verschiedenen Datenbanktypen -- 13.1.1 Einzeltabellendatenbanken -- 13.1.2 Relationale Datenbanken -- 13.1.3 Objektorientierte Datenbanken -- 13.2 MySQL - ein konkretes RDBMS -- 13.2.1 MySQL installieren und konfigurieren -- 13.2.2 Erste Schritte mit dem »mysql«-Client -- 13.3 SQL-Abfragen -- 13.3.1 Datenbanken und Tabellen erzeugen -- 13.3.2 Auswahlabfragen -- 13.3.3 Einfüge-, Lösch- und Änderungsabfragen -- 13.3.4 Transaktionen -- 13.4 MySQL-Administration -- 13.4.1 »mysqladmin« -- 13.4.2 Zugangsverwaltung -- 13.4.3 Import und Export von Daten, Backups -- 13.4.4 Konfigurationsdateien -- 13.4.5 Log-Dateien -- 13.4.6 Replikation -- 13.5 Grundlagen der Datenbankprogrammierung -- 13.6 CouchDB im Überblick -- 13.6.1 Das Konzept von CouchDB -- 13.6.2 Praktischer Einstieg in CouchDB -- 13.7 Übungsaufgaben -- 13.7.1 Praktische Übungen -- 13.7.2 Kontrollfragen -- 14 Server für Webanwendungen -- 14.1 HTTP im Überblick -- 14.1.1 Ablauf der HTTP-Kommunikation -- 14.1.2 HTTP-Statuscodes -- 14.1.3 HTTP-Header.

14.2 Der Webserver Apache -- 14.2.1 Apache im Überblick -- 14.2.2 Apache-Module -- 14.2.3 Apache installieren -- 14.2.4 Apache konfigurieren -- 14.2.5 Andere Webserver im Überblick -- 14.3 PHP installieren und einrichten -- 14.3.1 PHP installieren -- 14.3.2 Die PHP-Konfigurationsdatei »php.ini« -- 14.4 Virtualisierung und Container -- 14.4.1 Virtualisierungslösungen im Überblick -- 14.4.2 VirtualBox als konkretes Beispiel -- 14.4.3 Container-Virtualisierung mit Docker -- 14.4.4 Cloud Computing -- 14.5 Übungsaufgaben -- 14.5.1 Praktische Übungen -- 14.5.2 Kontrollfragen -- 15 Weitere Internet-Serverdienste -- 15.1 Namens- und Verzeichnisdienste -- 15.1.1 Der DNS-Server BIND -- 15.1.2 Der Verzeichnisdienst OpenLDAP -- 15.2 Die »Meta-Server« inetd und xinetd -- 15.2.1 »inetd« -- 15.2.2 »xinetd« -- 15.3 Übungsaufgaben -- 16 XML -- 16.1 Der Aufbau von XML-Dokumenten -- 16.1.1 Die grundlegenden Bestandteile von XML-Dokumenten -- 16.1.2 Wohlgeformtheit -- 16.2 DTDs und XML Schema -- 16.2.1 Document Type Definitions (DTDs) -- 16.2.2 Namensräume -- 16.2.3 XML Schema -- 16.3 XSLT -- 16.3.1 Ein einfaches Beispiel -- 16.3.2 Wichtige XSLT- und XPath-Elemente -- 16.4 Grundlagen der XML-Programmierung -- 16.4.1 XML-Verarbeitungsmethoden im Überblick -- 16.4.2 Das Python-Modul »xml.etree« -- 16.5 Übungsaufgaben -- 16.5.1 Praktische Übungen -- 16.5.2 Kontrollfragen -- 17 Weitere Datei- und Datenformate -- 17.1 Textdateien und Zeichensätze -- 17.1.1 Das Problem des Zeilenumbruchs -- 17.1.2 Zeichensätze -- 17.1.3 Textbasierte Dateiformate -- 17.2 Binäre Dateiformate -- 17.2.1 Datenkomprimierung -- 17.2.2 Bilddateiformate -- 17.2.3 Multimedia-Dateiformate -- 17.2.4 Archivdateien verwenden -- 17.3 Übungsaufgaben -- 18 Webseitenerstellung mit HTML und CSS -- 18.1 HTML und XHTML -- 18.1.1 Die Grundstruktur von HTML-Dokumenten.