Grundlagen der Programmkonstruktion
LVA 185.A02, VU, 2.9 Ects, 2013/2014 W

Grundlagen der Programmkonstruktion

Lehrveranstaltungsbeschreibung

Ziele der Lehrveranstaltung

Fachliche und methodische Kenntnisse

• Basis- und Hintergrundwissen hinsichtlich der Erstellung von Programmen in einer stark typisierten objektorientierten Programmiersprache (Java)
• Systematische und konstruktive Vorgehensweise bei der Erstellung und Evaluation von Programmen

Kognitive und praktische Fertigkeiten

• Abstrakte und systemorientierte Denkweise in der Programmierung
• Fähigkeit zum Einsatz einfacher formaler und informeller Methoden bei der Erstellung und Evaluation von Programmen

Soziale Kompetenzen, Innovationskompetenz und Kreativität

• Selbstorganisation und Eigenverantwortlichkeit
• Neugierde an der Programmierung

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Ziele und Qualitätsbegriff in der Programmierung
• Abstraktes Modell (= Objekt oder abstrakte Maschine), dessen Verhalten durch ein Programm beschrieben wird
• Grundlegende Sprachkonstrukte und ihre Anwendung
• Zusicherungen (formal und informell) und Testfälle zur Spezifikation des Programmverhaltens und zur Evaluation
• Umgang mit und Strategien zur Vermeidung von Laufzeitfehlern (Debugging, Exception Handling, Programmanalyse)
• Verwendung einer Programmierumgebung und von Programmierwerkzeugen
• Problemlösungsstrategien, Datenstrukturen und Algorithmen
• Implementierung von Listen, Stacks und Bäumen
• Rekursion in Datenstrukturen und Algorithmen
• Prinzipien der objektorientierten Programmierung (Datenabstraktion, Untertypen, Polymorphie, Vererbung)
• Verwendung von Standardbibliotheken
• Ein- und Ausgabe sowie die interne Repräsentation von Daten
• Basiswissen über Generizität und nebenläufige Programmierung
• Sicherheit in der Programmierung (Gefahrenquellen und Vermeidungsstrategien)
• Verweise auf und Beispiele in andere(n) Programmiersprachen zur Förderung des Interesses an der Programmierung

Modulzuordnung

Die Lehrveranstaltung Grundlagen der Programmkonstruktion bildet zusammen mit der Lehrveranstaltung Programmierpraxis das Modul Programmkonstruktion. Dieses Modul beinhaltet die erste Stufe der Programmierausbildung für alle Bachelorstudien der Informatik und Wirtschaftsinformatik. Da das Modul zur Studieneingangs- und Orientierungsphase (STEOP) zählt, ist es ganz zu Beginn eines entsprechenden Studiums zu absolvieren. Grundlagen der Programmkonstruktion gibt einen breiten Überblick über zahlreiche Themen im Zusammenhang mit der Programmierung. Die meisten davon werden später in anderen Lehrveranstaltungen im Detail behandelt. Für Beispiele wird überwiegend Java verwendet. In Programmierpraxis werden dagegen praktische Programmierfähigkeiten in Java entwickelt.

Es wird dringend empfohlen, beide Lehrveranstaltungen zusammen zu absolvieren. Während Programmierpraxis davon ausgeht, dass man zuvor in Grundlagen der Programmkonstruktion eingeführte Sprachkonzepte schon kennt, sind die in Programmierpraxis entwickelten Fähigkeiten hilfreich beim Verständnis einiger Themen in Grundlagen der Programmkonstruktion.

Notwendige Vorkenntnisse

Die Lehrveranstaltung ist für Studienanfänger(innen) vorgesehen. Daher werden keine besonderen Vorkenntnisse vorausgesetzt. Der Aufbau ist so, dass Personen ohne vorherige Programmiererfahrung bei entsprechender Mitarbeit die Ziele erreichen können, aber auch Personen mit Programmiererfahrung neue Sichtweisen kennenlernen.

Personen, die schon gut programmieren können, seien davor gewarnt, dass es in Grundlagen der Programmkonstruktion nicht nur um das Programmierenlernen geht und bereits vorhandenes Wissen vielleicht nicht ausreicht. Trotz Vorkenntnissen ist gute Mitarbeit erforderlich.

Zielpublikum

In erster Linie ist Grundlagen der Programmkonstruktion für Studierende eines Informatik- oder Wirtschaftsinformatik-Bachelorstudiums im ersten Semester gedacht. Für diese Studierenden ist diese Lehrveranstaltung eine Voraussetzung für die Absolvierung der STEOP und den Studienabschluss. Näheres dazu ist den Studienplänen zu entnehmen.

Studierende des Bachelorstudiums Wirtschaftsinformatik, die ihr Studium schon vor Juli 2011 begonnen haben, benötigen Grundlagen der Programmkonstruktion nur, wenn sie nicht schon die (jetzt nicht mehr angebotene) Lehrveranstaltung Grundzüge der Informatik absolviert haben. Studierende eines Informatik-Bachelorstudiums, die ihr Studium schon vor Juli 2011 begonnen haben, können sich Grundlagen der Programmkonstruktion als ergänzende Pflichtlehrveranstaltung (mit 3 Ects) anrechnen lassen. In der Regel stehen auch andere ergänzende Pflichtlehrveranstaltungen zur Auswahl. Näheres dazu ist den Übergangsbestimmungen zu den Studienplänen zu entnehmen.

Ablauf

• Der Stoff wird in wöchentlich zwei Vorlesungen vorgetragen, jeden Montag und Donnerstag von 13:00 bis 14:00 Uhr im neuen Audi.Max. der TU Wien (Getreidemarkt 9, 1060 Wien). Diese Vorlesungen sind nicht alternativ, sondern bauen aufeinander auf und sollten daher alle besucht werden. Die erste Vorlesung findet am 3. Oktober statt und bietet viele organisatorische Informationen (= Vorbesprechung).
• Die Teilnehmer(innen) lösen Übungsaufgaben in Kleingruppen bestehend aus je zwei, höchstens drei Personen. Es gibt insgesamt 9 Aufgabenblätter, die in ein- bis zweiwöchigem Abstand erscheinen.
• Kleingruppen treffen sich alle zwei bis drei Wochen (insgesamt fünfmal) bei Übungsrunden im HS 14A Günther Feuerstein mit einem Betreuer und anderen Gruppen um Lösungen eines Aufgabenblatts zu präsentieren und zu diskutieren. Die Qualität dieser Präsentationen und Diskussionen bildet ein Element der Beurteilung.
• Jede(r) Teilnehmer(in) steht, meist per Mail, in Kontakt zu einem Tutor oder einer Tutorin, der oder die bei Problemen jeder Art im Zusammenhang mit der Lehrveranstaltung Hilfe anbietet. Diese(r) Tutor(in) gibt auch Feedback zu Lösungen jener Übungsaufgaben, die nicht in Übungsrunden diskutiert werden.
• Zwischen 8. und 10. Oktober treffen sich Teilnehmer(innen) ähnlich wie später in den Übungsrunden im HS 14A Günther Feuerstein um sich und ihre(n) Tutor(in) kennenzulernen, Kleingruppen zu bilden und den Übungsablauf näher zu betrachten. Der Termin für das Treffen sowie die Übungsrunden ist wählbar, siehe Anmeldung.
• In weiteren freiwilligen Treffen mit Tutor(inn)en werden einerseits nach Bedarf inhaltliche Fragen beantwortet, andererseits aber auch einfache Methoden vorgestellt, wie sich Studierende gegenseitig beim Lernen unterstützen können.
• Drei Tests bilden den Schwerpunkt der Beurteilung. Sie finden am 5.11.2013, 3.12.2013 und 28.1.2014 an mehreren Orten und zu mehreren über die Nachmittage verteilten Terminen an Bildschirmarbeitsplätzen statt und dauern je 45 Minuten. Als Termin für den Nachtragstest (der nur bei genau einem versäumten oder nicht bestandenen Test absolviert werden kann) ist der 25.2.2014 vorgesehen.

Beurteilung

• Der Stoff gliedert sich in drei aufeinander aufbauende Teile:
  1. Allgemeinwissen über die Programmierung und erste illustrierende Beispielprogramme
  2. Sprachkonzepte in Java und ihre Anwendung in grundlegenden Algorithmen und Datenstrukturen
  3. Vorgehensweisen in der Programmierung zur Erreichung der notwendigen Softwarequalität
• Die Beherrschung des Stoffs der drei Teile wird getrennt voneinander überprüft. Für eine insgesamt positive Beurteilung der Lehrveranstaltung ist eine positive Beurteilung jeder der drei Teile notwendig. Ist die Beurteilung eines Teils negativ, so ist auch die Gesamtbeurteilung negativ. Ist die Beurteilung jedes einzelnen Teils positiv, ergibt sich die Gesamtbeurteilung aus den gewichteten Beurteilungen der drei Teile, wobei der erste Teil zu 30% und der zweite und dritte Teil zu je 35% zur Gesamtbeurteilung beiträgt.
• Die Beurteilung jedes Teils erfolgt anhand je eines Tests und der Lösung von Übungsaufgaben, die in Übungsrunden zu präsentieren sind. Die Beurteilung des ersten Teils setzt sich zu 1/6 aus den Übungsaufgaben (präsentiert in der ersten Übungsrunde) und 5/6 aus dem ersten Test zusammen, die Beurteilung des zweiten und dritten Teils zu je 2/7 aus den Übungsaufgaben (präsentiert in der zweiten und dritten bzw. vierten und fünften Übungsrunde) und 5/7 dem entsprechenden Test.
• Anders formuliert und in Prozentpunkten ausgedrückt: Pro Übungsrunde sind 5 und pro Test 25 Punkte erreichbar, in 5 Übungsrunden und 3 Tests zusammen 100 Punkte. Erster Test und erste Übungsrunde ergeben zusammen maximal 30 Punkte (1. Teil), je zwei weitere Übungsrunden zusammen mit je einem Test ergeben jeweils maximal 35 Punkte (2. und 3. Teil). Für eine positive Beurteilung jeden Teils benötigt man mindestens die Hälfte der in diesem Teil erreichbaren Punkte, also 15 Punkte für den 1. Teil und je 17.5 Punkte für den 2. und 3. Teil. Sind alle drei Teile positiv (also über diesen Grenzen), ergibt sich die Geamtbeurteilung durch die Gewichtung aus der Summe der über alle drei Teile erreichten Punkte: Sehr gut ab 87.5 Punkten, Gut ab 75 Punkten, Befriedigend ab 62.5 Punkten, Genügend darunter. Ist die Beurteilung eines Teils (gegebenenfalls nach Ersetzung durch den Nachtragstest, siehe unten) negativ, erfolgt die Gesamtbeurteilung mit Nicht Genügend.
• Falls die Beurteilung eines Teils negativ ist (etwa weil die Teilnahme am entsprechenden Test nicht möglich war), gibt es die Möglichkeit, am Nachtragstest teilzunehmen. Inhaltlich überprüft der Nachtragstest das gesamte Stoffgebiet mit Schwerpunkt auf den Stoff des negativ beurteilten Teils. Die Beurteilung des Nachtragstests ersetzt die Beurteilung des Tests für diesen Teil, und die Gesamtbeurteilung ergibt sich so wie oben beschrieben (nach Ersetzung der Beurteilung des Tests durch die des Nachtragstests).
• Die Teilnahme am Nachtragstest ist nur möglich, wenn genau zwei der drei Teile vorher (ohne Berücksichtigung des Nachtragstests) positiv beurteilt wurden.

Anmeldung und Kommunikation

Die Teilnahme an der Lehrveranstaltung setzt eine Anmeldung über TISS (das Informationssystem der TU Wien) zwischen 23. September und 6. Oktober 2013 voraus. Mit dieser Anmeldung werden die formalen Voraussetzungen für die Teilnahme überprüft. Abmeldungen sind bis spätestens 13. Oktober möglich.

Anfang Oktober bzw. einige Tage nach Anmeldung informieren wir Teilnehmer(innen) per Mail über weitere Schritte. Ein Schritt besteht darin, sich in TUWEL, der Lernplattform der TU Wien zu registrieren und eine Variante an Übungsterminen zu wählen. Dafür haben Sie bis 8. Oktober um 12:00 Uhr Zeit. Die Plätze werden in der Reihenfolge der Reservierung vergeben. Bitte reservieren Sie Ihren Termin rasch, da die am häufigsten gewünschten Termine oft rasch vergeben sind.

Ein wichtiger Teil der Kommunikation mit Teilnehmer(inne)n wird über Mail laufen. So werden auch Tutor(inn)en den Kontakt per Mail herstellen. Achten Sie bitte darauf, an eXXXXXXX@student.tuwien.ac.at versandte Mail (wobei XXXXXXX Ihre Matrikelnummer ist) regelmäßig zu lesen.

Kontakt

Über folgende Mailadresse erreichen Sie die Lehrveranstaltungsleitung:

hotline@pk.complang.tuwien.ac.at

Bitte scheuen Sie sich nicht, Ihre Fragen an diese Adresse zu richten.

Die Lehrveranstaltung wird hauptsächlich von Franz Puntigam und Markus Raab betreut. Für Besprechungen im Zusammenhang mit Grundlagen der Programmkonstruktion nehmen Sie bitte die Sprechstunden wahr (jeden Montag von 10:00 bis 11:00 Uhr, Institut für Computersprachen, Argentinierstraße 8, 4. Stock; keine Voranmeldung erforderlich).

Für Beratungsgespräche zum Modul Programmkonstruktion bietet Franz Puntigam eine weitere Sprechstunde jeden Dienstag von 10:00 bis 11:00 Uhr an. Nehmen Sie diese Sprechstunde wahr für Fragen wie: Test wieder nicht geschafft, was mache ich jetzt? oder Wie soll ich meine Lehrveranstaltungen organisieren? oder Zusammenarbeit in der Übungsgruppe funktioniert nicht, wie soll ich mich verhalten?

Terminübersicht

Wann	Wo	Was
23.9.–6.10.2013	TISS (online)	Anmeldung zur LVA
bis 8.10.2013, 12:00	TUWEL	Termine reservieren
3.10.2013, 13:00–14:00	Audi.Max.	1. Vorlesung mit Vorbesprechung
jeweils Mo+Do, 13:00–14:00	Audi.Max.	Vorlesungen
nach Reservierung	HS 14A	erstes Treffen und Übungsrunden
05.11.2013, Uhrzeit wählbar	Raum wählbar	1. Test
03.12.2013, Uhrzeit wählbar	Raum wählbar	2. Test
28.01.2014, Uhrzeit wählbar	Raum wählbar	3. Test
25.02.2014	Raum wählbar	Nachtragstest

Termine für Übungsrunden

Sie können sich die Termine zu einer der folgenden Varianten A bis T reservieren. Termine für beurteilte Übungsrunden sind mit * gekennzeichnet. Die Teilnahme an diesen Terminen ist unbedingt notwendig. Alle anderen Termine stellen Treffen mit Tutor(inn)en dar. Die Teilnahme daran ist zwar nicht verpflichtend, wird aber dringend empfohlen.

A:	Di 13:00–14:00		08.10., 15.10., 22.10.*, 05.11., 12.11., 19.11.*, 03.12., 17.12.*, 14.01.*, 28.01.*
B:	Di 13:00–14:00		08.10., 15.10., 29.10.*, 05.11., 12.11., 26.11.*, 03.12., 10.12.*, 07.01.*, 21.01.*
C:	Di 18:00–19:00		08.10., 15.10., 22.10.*, 05.11., 12.11., 19.11.*, 03.12., 17.12.*, 14.01.*, 28.01.*
D:	Di 18:00–19:00		08.10., 15.10., 29.10.*, 05.11., 12.11., 26.11.*, 03.12., 10.12.*, 07.01.*, 21.01.*
E:	Mi 11:00–12:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
F:	Mi 11:00–12:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
G:	Mi 12:00–13:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
H:	Mi 12:00–13:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
I:	Mi 15:00–16:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
J:	Mi 15:00–16:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
K:	Mi 16:00–17:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
L:	Mi 16:00–17:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
M:	Mi 17:00–18:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
N:	Mi 17:00–18:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
O:	Mi 18:00–19:00		09.10., 16.10., 23.10.*, 06.11., 13.11., 20.11.*, 04.12., 18.12.*, 15.01.*, 29.01.*
P:	Mi 18:00–19:00		09.10., 16.10., 30.10.*, 06.11., 13.11., 27.11.*, 04.12., 11.12.*, 08.01.*, 22.01.*
Q:	Do 12:00–13:00		10.10., 17.10., 24.10.*, 07.11., 14.11., 21.11.*, 05.12., 19.12.*, 16.01.*, 30.01.*
R:	Do 12:00–13:00		10.10., 17.10., 31.10.*, 07.11., 14.11., 28.11.*, 05.12., 12.12.*, 09.01.*, 23.01.*
S:	Do 17:00–18:00		10.10., 17.10., 24.10.*, 07.11., 14.11., 21.11.*, 05.12., 19.12.*, 16.01.*, 30.01.*
T:	Do 17:00–18:00		10.10., 17.10., 31.10.*, 07.11., 14.11., 28.11.*, 05.12., 12.12.*, 09.01.*, 23.01.*
U:	Do 11:00–12:00		10.10., 17.10., 24.10.*, 07.11., 14.11., 21.11.*, 05.12., 19.12.*, 16.01.*, 30.01.*
V:	Do 11:00–12:00		10.10., 17.10., 31.10.*, 07.11., 14.11., 28.11.*, 05.12., 12.12.*, 09.01.*, 23.01.*

Lehrunterlagen

Skriptum

Folgende Varianten des Skriptums sind bis auf das Format identisch. Sie können eine davon wählen.

Skriptum zum Einheften in Ordner

2 Seiten/Blatt bei einseitigem Druck, 4 Seiten/Blatt bei doppelseitigem Druck

Skriptum in sehr großer Schrift

1 Seite/Blatt, zum Online-Lesen oder Verkleinern

Es wird am Rande der ersten Vorlesungen möglich sein, eine gebundene Kopie des Skriptums käuflich zu erwerben.

Vorlesungsfolien und Programmierbeispiele

Folien zur Vorbesprechung am 3. Oktober 2013

Beispielprogramm zur Vorbesprechung am 3. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 7. Oktober 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 7. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 10. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 14. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 17. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 21. Oktober 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 21. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 24. Oktober 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 24. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 28. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 31. Oktober 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 31. Oktober 2013

Folien zur Vorlesung am 4. November 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 4. November 2013

Folien zur Vorlesung am 7. November 2013

Folien zur Vorlesung am 11. November 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 11. November 2013

Folien zur Vorlesung am 14. November 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 14. November 2013

Folien zur Vorlesung am 18. November 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 18. November 2013

Folien zur Vorlesung am 21. November 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 21. November 2013

Folien zur Vorlesung am 25. November 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 25. November 2013

Folien zur Vorlesung am 28. November 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 28. November 2013

Folien zur Vorlesung am 2. Dezember 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 2. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 5. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 9. Dezember 2013

Beispielprogramm zur Vorlesung am 9. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 12. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 16. Dezember 2013

Beispielprogramme zur Vorlesung am 16. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 19. Dezember 2013

Folien zur Vorlesung am 9. Jänner 2014

Beispielprogramm zur Vorlesung am 9. Jänner 2014

Folien zur Vorlesung am 13. Jänner 2014

Folien zur Vorlesung am 16. Jänner 2014

Beispielprogramme zur Vorlesung am 16. Jänner 2014

Folien zur Vorlesung am 20. Jänner 2014

Folien zur Vorlesung am 23. Jänner 2014

Folien zur Vorlesung am 27. Jänner 2014

Aufgabenblätter

1. Aufgabenblatt (15.–17. Oktober)

2. Aufgabenblatt (22.–31. Oktober)

3. Aufgabenblatt (5.–7. November)

4. Aufgabenblatt (12.–14. November)

5. Aufgabenblatt (19.–28. November)

6. Aufgabenblatt (3.–5. Dezember) (English Version)

7. Aufgabenblatt (10.–19. Dezember) (English Version)

8. Aufgabenblatt (7.–16. Jänner) (English Version)

9. Aufgabenblatt (21.–30. Jänner) (English Version)