1. Formale Sprachen.- 1.1 Relationen und Graphen.- 1.1.1 Zweistellige Relationen.- 1.1.2 Wege in Graphen und Hüllenbildung.- 1.2 Grammatiken.- 1.2.1 Reduktive und generative Grammatiken.- 1.2.2 Die Sprachhierarchie nach Chomsky.- 1.2.3 Strukturgraphen und Strukturbäume.- 1.2.4 Sackgassen und unendliche Ableitungspfade.- 1.3 Chomsky-3-Sprachen und endliche Automaten.- 1.3.1 Reguläre Ausdrücke.- 1.3.2 Endliche Automaten.- 1.3.3 Äquivalenz der Darstellungsformen.- 1.3.4 Reguläre Ausdrücke, endliche Automaten und Chomsky-3-Sprachen.- 1.3.5 Minimale Automaten.- 1.4 Kontextfreie Sprachen und Kellerautomaten.- 1.4.1 Die BNF-Notation.- 1.4.2 Kellerautomaten.- 1.4.3 Kellerautomaten und kontextfreie Sprachen.- 1.4.4 Greibach-Normalform.- 1.4.5 LR(k)-Sprachen.- 1.4.6 LL(k)-Grammatiken.- 1.4.7 Das Verfahren des rekursiven Abstiegs.- 1.5 Kontextsensitive Grammatiken.- 2. Berechenbarkeit.- 2.1 Hypothetische Maschinen.- 2.1.1 Die Turing-Maschine.- 2.1.2 Registermaschinen.- 2.2 Rekursive Funktionen.- 2.2.1 Primitiv rekursive Funktionen.- 2.2.2 ?-rekursive Funktionen.- 2.2.3 Allgemein rekursive Funktionen.- 2.3 Äquivalenz der Berechenbarkeitsbegriffe.- 2.3.1 Äquivalenz von ?-Berechenbarkeit und Turing-Berechenbarkeit.- 2.3.2 Äquivalenz von RM- und Turing-Berechenbarkeit.- 2.3.3 Die Churchsche These.- 2.4 Entscheidbarkeit.- 2.4.1 Nichtberechenbare Funktion.- 2.4.2 Entscheidbare Prädikate.- 2.4.3 Rekursive und rekursiv aufzählbare Mengen.- 3. Komplexitätstheorie.- 3.1 Komplexitätsmaße.- 3.1.1 Zeitkomplexität.- 3.1.2 Bandkomplexität.- 3.1.3 Zeit- und Bandkomplexität von Problemen.- 3.1.4 Polynomiale und nichtdeterministisch polynomiale Zeitkomplexität.- 3.1.5 Backtracking-Nichtdeterminismus in Programmiersprachen.- 3.2 NP-Vollständigkeit.- 3.2.1 Das Erfüllbarkeitsproblem für Boolesche Ausdrücke.- 3.2.2 Weitere NP-vollständige Probleme.- 3.3 Effiziente Algorithmen für NP-vollständige Probleme.- 3.3.1 Geschicktes Durchsuchen großer Baumstrukturen.- 3.3.2 Alpha/Beta-Suche.- 3.3.3 Dynamisches Programmieren.- 3.3.4 Greedy-Algorithmen.- 4. Effiziente Algorithmen und Datenstrukturen.- 4.1 Ausgewählte Algorithmen.- 4.1.1 Komplexität von Sortieralgorithmen.- 4.1.2 Wege in Graphen.- 4.2 Bäume.- 4.2.1 Geordnete, orientierte und sortierte Bäume.- 4.2.2 Darstellung von Bäumen durch Felder.- 4.2.3 AVL-Bäume.- 4.2.4 B-Bäume.- 4.3 Effiziente Darstellung von Mengen.- 4.3.1 Die Rechenstruktur der Mengen mit Zugriff über Schlüssel.- 4.3.2 Mengendarstellung durch AVL-Bäume.- 4.3.3 Streuspeicherverfahren.- 5. Beschreibungstechniken in der Programmierung.- 5.1 Formalismen für die Spezifikation.- 5.1.1 Abstraktion in der Spezifikation.- 5.1.2 Die Spezifikation von abstrakten Rechenstrukturen.- 5.1.3 Spezifikation von Funktionen.- 5.1.4 Spezifikation von Anweisungen.- 5.2 Datenbanken und Informationssysteme.- 5.2.1 Die Entitäts/Relationsbeziehungsmodellierung.- 5.2.2 Entitäts/Relations-Diagramme.- 5.2.3 Charakterisierung von Relationen.- 5.2.4 Zur Verwendung von Datenbanksystemen.- 5.2.5 Das DB-Managementsystem.- 5.2.6 Datenbankabfragen und Ändern der Datenbestände.- 5.3 Logikprogrammierung.- 5.3.1 Eine Problemlösung mit Losikürosramm.- 5.3.2 Die Auswertung von Logikprogrammen.- 5.3.3 Unifikation.- 5.4. Objektorientierte Programmierung.- 6. Abschließende Bemerkungen zur Informatik.- 6.1 Anwendungen der Informatik.- 6.2 Informatik und Recht.- 6.3 Soziale Kompetenz der Informatiker.- 6.4 Informatik und Ükonomie.- 6.5 Informatik, Wissenschaftstheorie und Philosophie.- 6.6 Zur Verantwortung des Informatikers.- Literaturangaben.- Stichwortverzeichnis.

Dieser abschließende vierte Band der Einführung in die Informatik behandelt die theoretische Informatik und ausgewählte fundamentale Algorithmen, Datenstrukturen, Beschreibungs- und Programmierstile, die jeder Informatiker kennen sollte. Ausgehend von einem kurzen Kapitel über Relationenalgebra und Ordnungstheorie werden die Themen Grammatiken zur Beschreibung formaler Sprachen, Berechenbarkeit sowie Rechen- und Speicherkomplexität von Algorithmen und Problemstellungen besprochen. Techniken der axiomatischen Spezifikation und der Entity-Relationship-Modellierung werden eingeführt und Logik- und objektorientierte Programmierung behandelt. Ein Ausblick auf wichtige ökonomische, rechtliche und ethische Aspekte der Informatik rundet das Werk ab.