Programmierung - Cheatsheet

Variablen und Datentypen

Definition:

Variablen speichern Daten; Datentypen definieren, welche Art von Daten in einer Variable gespeichert werden können.

Details:

• Variablen: Symbolische Namen für Speicherorte, die Werte enthalten.
• Datentypen: Beschreiben die Art der Daten, z.B. int, float, char.
• Primitive Datentypen: Grundlegende Typen wie int, float, double, char, bool.
• Typischerweise verwendete Operationen:
  • Addition: \texttt{+}
  • Subtraktion: \texttt{-}
  • Multiplikation: \texttt{*}
  • Division: \texttt{/}
• Deklaration: Datentyp Variablenname; z.B. \texttt{int x;}
• Initialisierung: Variablenname = Wert; z.B. \texttt{x = 5;}

Kontrollstrukturen wie Schleifen und Bedingungen

Definition:

Kontrollstrukturen steuern den Ablauf eines Programms.

Details:

• Schleifen: Wiederholen Anweisungen, solange eine Bedingung erfüllt ist. Haupttypen:
• for-Schleife: Wird bei bekannter Iterationsanzahl verwendet. Syntax: for (Initialisierung; Bedingung; Schritt) { Anweisungen }
• while-Schleife: Fortsetzung, solange Bedingung wahr ist. Syntax: while (Bedingung) { Anweisungen }
• do-while-Schleife: Führt Anweisung mindestens einmal aus. Syntax: do { Anweisungen } while (Bedingung);
• Bedingungen: Entscheiden über Programmfluss je nach erfüllter oder nicht erfüllter Bedingung.
• if-Anweisung: Basisform der Bedingung. Syntax: if (Bedingung) { Anweisungen }
• if-else-Anweisung: Alternative Anweisungen bei Nicht-Erfüllung. Syntax: if (Bedingung) { Anweisungen } else { Anweisungen }
• switch-Anweisung: Erleichtert mehrere Bedingungsprüfungen. Syntax: switch (Ausdruck) { case Wert: Anweisungen; break; ... default: Anweisungen; }
• Bedingte (ternäre) Operatoren: Kurzform. Syntax: bedingung ? Ausdruck1 : Ausdruck2

Rekursive Algorithmen und Dynamic Programming

Definition:

Rekursive Algorithmen nutzen die Technik, ein Problem durch kleinere Instanzen desselben Problems zu lösen. Dynamic Programming (DP) optimiert rekursive Algorithmen durch Speicherung und Wiederverwendung bereits berechneter Teilergebnisse.

Details:

• Rekursion: Problem in kleinere Teillösungen zerlegen, bis eine einfache Lösung erreichbar ist.
• DP: Memorization (Top-down) und Tabulation (Bottom-up) zur Optimierung von rekursiven Ansätzen.
• Beispiele für DP: Fibonacci, Knapsack-Problem, kürzeste Pfade.
• Formel: \( F(n) = F(n-1) + F(n-2) \), für das Fibonacci-Problem.
• Zeitkomplexität eindeutig verringert durch Wiederverwendung von Zwischenergebnissen.

Klassen und Objekte

Definition:

Definiert Datentypen und Funktionen in einem strukturierten Rahmen.

Details:

• Klasse: Bauplan für Objekte, definiert Attribute und Methoden.
• Objekte: Instanzen einer Klasse mit spezifischen Werten.
• Attribute: Daten/Felder einer Klasse, z.B. Variablen.
• Methoden: Funktionen einer Klasse, definieren Verhalten.
• Instanziierung: Erzeugung eines Objekts aus einer Klasse, z.B. obj = Klasse().
• Selbstreferenz: Enthält self als erstes Argument in Methoden.

Vererbung und Polymorphismus

Definition:

Vererbung und Polymorphismus sind fundamentale Konzepte in der objektorientierten Programmierung, die die Wiederverwendbarkeit und Flexibilität von Code erhöhen.

Details:

• Vererbung: Erlaubt es einer Klasse (Subklasse), die Eigenschaften und Methoden einer anderen Klasse (Superklasse) zu übernehmen.
• Polymorphismus: Ermöglicht es Objekten unterschiedlicher Klassen mit einer gemeinsamen Oberklasse, durch denselben Schnittstellenaufbau angesprochen zu werden.
• Erlaubt Methodenüberschreibung: Subklassen können Methoden der Superklasse überschreiben.
• Fördert die Code-Wiederverwendbarkeit und Anwendbarkeit durch erweiterbare Klassen.
• Verringert die Kopplung von Code.

Algorithmische Komplexität und Big-O-Notation

Definition:

Definiert die Effizienz eines Algorithmus in Bezug auf Laufzeit und Speicherplatz.

Details:

• Big-O-Notation beschreibt das asymptotische Verhalten der Funktion, wie sie sich bei wachsender Eingabe verhält.
• Für Funktion f(n) und g(n) sagt f(n) = O(g(n)), dass es Konstanten c und n0 gibt, sodass für alle n > n0 gilt: f(n) ≤ c*g(n).
• O(1): konstant
• O(log n): logarithmisch
• O(n): linear
• O(n log n): linear-logarithmisch
• O(n^2): quadratisch
• schlechtere Notationen: O(2^n), O(n!), etc.

Git und Versionskontrollsysteme

Definition:

Verwaltung von Quellcode-Änderungen, Kollaborationstool zur Versionskontrolle

Details:

• Git: Verteiltes Versionskontrollsystem
• Repository: Speicherort für Code
• Commit: Speichern eines Snapshots des Codes
• Branch: Parallele Entwicklungsstränge
• Merge: Zusammenführen von Branches
• Remote: Externes Repository
• Pull: Änderungen vom Remote ins lokale Repository
• Push: Änderungen vom lokalen ins Remote-Repository
• Grundlegende Befehle: git init, git clone, git add, git commit, git pull, git push, git checkout

Agile Methoden und Scrum

Definition:

Agile Methoden und Scrum sind iterative und inkrementelle Vorgehensmodelle im Projektmanagement, die Flexibilität, Kundenzufriedenheit und schnelle Reaktionszeiten fokussieren.

Details:

• Iterative und inkrementelle Entwicklung.
• Fokus auf Anpassungsfähigkeit und schnelle Reaktionszeiten.
• Sprint-Zyklen von typischerweise 2-4 Wochen.
• Rollen: Product Owner, Scrum Master, Entwicklungsteam.
• Artefakte: Product Backlog, Sprint Backlog, Burndown Chart.
• Meetings: Sprint Planning, Daily Scrum, Sprint Review, Sprint Retrospective.