Einführung in die Programmierung für Studierende der Naturwissenschaften

Semester:Sommersemester 2024
Zeit/Ort:Montag, 16:00 - 18:00 c.t. (Ort: HS Weismann-Haus, Alberstraße 21a)
Dozent: Ludwig Striet
E-Mail Dozent:ludwig.striet@mathematik.uni-freiburg.de

Aktuelles

  • Der Kurs findet als Präsenzveranstaltung statt.
  • Die Einteilung der Übungsgruppen erfolgt über HISinOne in der ersten Vorlesungswoche
  • Bitte denken Sie daran, sich in HISinOne sowohl für den Kurs selbst als auch für die Tutorate anzumelden. Ohne Anmeldung zum Kurs kann keine Erfassung der Studienleistung erfolgen.
  • Verspätete Anmeldungen für den BOK-Kurs bitte mit Angabe von Name und Matrikelnummer per E-Mail an Frau Fimmen vom ZfS: Katja.Fimmen@zfs.uni-freiburg.de
  • Lehramtsstudierende, die die Veranstaltung als praktische Übung anrechnen wollen, belegen bitte die Veranstaltung 07LE23PÜ-5-EinfProgNW.
  • Die Tutorate finden Sie in HISinOne unter der Veranstaltungsnummer 00LE55T-BOK-5105T
  • In der Woche vom 20.5. - 26.5. finden aufgrund der Pfingstpause keine Vorlesung oder Übungen statt.
  • Keine Anwesenheitspflicht in den Übungen am 30.4. und 1.5., am 30.4. finden die Tutorate als offene Fragestunde statt. Zusätzlich Fragestunde: 3.5., 10 Uhr
  • Mehr Informationen zu den Abschlussprojekten finden Sie sind hier.
  • Der Zeitplan wurde aktualisiert und ist hier zu finden
  • Die Präsentationen finden SR226 im 2. OG des Universitätsrechenzentrums statt

Inhalte

Die Veranstaltung bietet eine Einführung in die Programmierung mit theoretischen und praktischen Einheiten. Schwerpunkte der Veranstaltung sind:

  • Logische Grundlagen der Programmierung
  • Elementares Programmieren in C++
  • Funktionsweise eines Prozessors
  • Felder, Zeiger, abgeleitete Datentypen, (Datei-)Ein- und -ausgabe
  • Algorithmik
  • Programmieren und Visualisieren in MATLAB
  • Funktionsweise eines Compilers
  • Paralleles und objektorientiertes Programmieren

Die praktischen Inhalte werden in der Programmiersprache C++ sowie in GNU Octave erarbeitet. Die erworbenen Kenntnisse werden anhand von Übungen und Hausaufgaben erprobt und vertieft.

Struktur des Kurses

Der Kurs setzt sich in diesem Semester aus drei Teilen zusammen:

  • Studium auf Basis des bereitgestellten Skripts mit begleitenden Beispielen und der Vorlesung
  • Bearbeitung von wöchentlichen Hausaufgaben und deren Besprechung in Übungsgruppen
  • Projektarbeit mit Kurzpräsentation am Ende des Semesters

Übungsaufgaben

Die Übungsblätter wöchentlich auf dieser Seite veröffentlicht. Die Abgabe erfolgt per e-Mail an Ihre/n Tutor/in. Einmal wöchentlich finden Tutorate statt, in denen die Übungsaufgaben besprochen werden und Fragen gestellt werden können.

Ab Blatt 04 werden nur noch Abgaben bepunktet, die kompiliert werden können

Korrekturen/Hinweise

  • Auf Blatt 2 in Aufgabe 4 muss es p2 < p1 lauten (korrigiert 1. Mai, 9:41)
  • Auf Blatt 6 in Aufgabe 3, zweiter Teil, 2. Punkt: hier sind zwei Methoden gemeint, eine, um die aktuelle Ladungsmenge abzurufen und eine um die maximale Ladungsmenge abzurufen
Blatt 0015.04.2024 Keine Abgabe
Blatt 0122.04.2024 Abgabe bis 28.04.2024, 23:59
Blatt 0229.04.2024 Abgabe bis 05.05.2024, 23:59
Blatt 0306.05.2024 Abgabe bis 12.05.2024, 23:59
Blatt 0413.05.2024 Abgabe bis 26.05.2024, 23:59
Blatt 0527.05.2024 Abgabe bis 02.06.2024, 23:59
Blatt 0603.06.2024 Abgabe bis 09.06.2024, 23:59
Blatt 0710.06.2024 Abgabe bis 16.06.2024, 23:59
Blatt 0817.06.2024 Abgabe bis 23.06.2024, 23:59
Blatt 0924.06.2024 Abgabe bis 30.06.2024, 23:59
Blatt 1001.07.2024 Abgabe bis 07.07.2024, 23:59
Blatt 1108.07.2024 Abgabe bis 14.07.2024, 23:59

Ergänzendes Material

Studienleistung

Es gelten die Bedingungen des ZfS. Insbesondere ist die Teilnahme an den Übungsgruppen verpflichtend (max. zwei Mal fehlen). Sie müssen mindestens 65% der maximal möglichen Punkte aus den Übungsblättern erreichen. Jeder Aufforderung zur genaueren Erläuterung einer eingereichten Lösung seitens der Tutoren ist nachzukommen. Bis zum Ende der Vorlesungszeit ist eine Projektarbeit anzufertigen und in einem Vortrag vorzustellen.

Kursmaterial

Das Kursmaterial wird laufend ergänzt.

Vorlesungsaufzeichnungen und Material

Vorlesung 0015.04.2024Folien
Vorlesung 0122.04.2024Folien
Vorlesung 0229.04.2024Folien (korrigiert)Code
Vorlesung 0306.05.2024Folien
Vorlesung 0413.05.2024FolienCode
Vorlesung 0527.05.2024FolienCode
Vorlesung 0603.06.2024Folien (korrigiert)Code
Vorlesung 0710.06.2024FolienCode
Vorlesung 0817.06.2024Folien
Vorlesung 0924.06.2024Folien
Vorlesung 1001.07.2024Folien
Vorlesung 1108.07.2024Folien

Skript

Das Skript ist hier zu finden.

Beispieldateien

Kapitel 1:
hallo.cc, wurzel.cc, einaus.cc, if_else.cc, switch.cc, while.cc, for.cc, goto.cc, funktion.cc, funktion2.cc.

Übungsgruppen

Gruppe Tutor:in ZeitOrt
1 Mario Fritsch Dienstag 10-12 Uhr t.b.a
2 Julian Wiedermann Dienstag 14-16 Uhr t.b.a.
3 Julian Wiedermann Mittwoch 10-12 Uhr t.b.a.
4 Markus Krysiak Mittwoch 14-16 Uhr t.b.a.

Sonstiges

Software

  • Unter Linux bietet es sich an, mit dem C/C++-Compiler der GNU Compiler Collection zu arbeiten. Die Installation kann in der Regel über das Paketmanagement der Linux-Distribution erfolgen. Verbreitete und anfängerfreundliche Linux-Distributionen sind beispielsweise Ubuntu oder Linux Mint. Diese können einfach parallel zu einem bereits vorhanden Betriebssystem auf der Festplatte installiert werden.
  • Die einfachste Variante unter Windows ist vermutlich die Verwendung einer Entwicklungsumgebung (IDE) mit integriertem Compiler, z.B. Code::Blocks. Unter Windows 10 kann man alternativ das Windows-Subsystem für Linux verwenden, um direkt in Windows eine Linux-Umgebung zu installieren.
  • Unter macOS kann man ebenfalls die GNU Compiler Collection verwenden. Dazu einfach im Terminal g++ eingeben. Falls GCC noch nicht vorhanden ist, erscheint eine Fehlermeldung und ein Fenster, in welchem "install" ausgewählt werden muss (funktioniert ab OS X 10.9 Maverick, getestet mit macOS 10.14 Mojave). Anschließend kann der Compiler im Terminal aufgerufen werden. Alternativ kann man die Entwicklungsumgebung Xcode installieren und verwenden.
  • Kurze C++-Programme können Sie auch in der Online-Shell http://cpp.sh entwickeln und testen. Alternativen sind der etwas umfangreichere Online Compiler and Debugger https://www.onlinegdb.com, der sich allerdings noch im Betastadium befindet, sowie die Seite rextester.com, wo man sogar kollaborativ arbeiten kann. Diese Online-Tools ermöglichen einen schnellen Einstieg, sind jedoch im Umfang sehr eingeschränkt.
  • Eine freie, weitestgehend kompatible Alternative zu MATLAB ist GNU Octave. Diese Software ist für die Inhalte des Kurses vollkommen ausreichend und wir empfehlen die Verwendung.
  • Bei Bedarf können Sie sich auch eine kostenlose MATLAB-Studentenlizenz besorgen (siehe Informationen des RZ zur MATLAB-Lizenz) und damit MATLAB auf Ihrem Rechner installieren oder die Online-Version im Browser benutzen.

Literatur

Online Tutorials