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E-Book

Grundkurs Programmieren in Java

AutorDietmar Ratz, Dennis Schulmeister-Zimolong, Detlef Seese, Jan Wiesenberger
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2018
Seitenanzahl760 Seiten
ISBN9783446453845
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,99 EUR
GRUNDKURS PROGRAMMIEREN IN JAVA //
- Setzt wirklich keine Programmierkenntnisse voraus
- Führt erfolgreich von den ersten Schritten bis hin zur Entwicklung von Anwendungen in Netzen
- Mit zahlreichen Übungsaufgaben und Beispielen
- Auf www.grundkurs-java.de Software und Tools, alle Beispielprogramme, Lösungen zu den Übungsaufgaben, zusätzliches Material und Übungen, Ergänzungen, Aktualisierungen und mehr
Mit diesem Lehrbuch können Sie sowohl Java als auch das Programmieren lernen. Es setzt keinerlei Vorkenntnisse aus den Bereichen Programmieren, Programmiersprachen und Informatik voraus. Alle Kapitel sind mit Übungsaufgaben ausgestattet, die Sie zum besseren Verständnis bearbeiten können.
Denn: Man lernt eine Sprache nur, wenn man sie auch spricht!
Auf rund 750 Seiten finden Sie hier eine umfassende und aktuelle Einführung. Von den Grundlagen der Programmierung und den elementaren Sprachelementen über die Objektorientierung bis hin zu Threads und Datenströmen und zur Entwicklung von Anwendungen in Netzen lernen Sie alles, was Sie für den erfolgreichen Einstieg in die Programmierung benötigen.
AUS DEM INHALT //
Einstieg in das Programmieren in Java/Objektorientiertes Programmieren in Java/Grafische Oberflächen
in Java/Threads, Datenströme und Netzwerkanwendungen/Abschluss, Ausblick und Anhang

Prof. Dr. Dietmar Ratz ist Studiengangsleiter Wirtschaftsinformatik an der
Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Karlsruhe und lehrt als apl.
Professor auch am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Dipl.-Wirtsch.-Inf. (DH) Dennis Schulmeister-Zimolong arbeitet als Produktmanager
bei der cormeta ag in Ettlingen und lehrt als externer Dozent an der Dualen
Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Karlsruhe.
Prof. Dr. Detlef Seese ist ehemaliger Professor für Angewandte Informatik
am Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren
(AIFB) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).
Dipl.-Wi.-Ing. Jan Wiesenberger ist geschäftsführender Vorstand des FZI Forschungszentrum Informatik in Karlsruhe und Hauptgesellschafter des IT-Dienstleisters m+ps.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort18
Einleitung20
Java – mehr als nur kalter Kaffee?20
Java für Anfänger – das Konzept dieses Buches21
Zusatzmaterial und Kontakt zu den Autoren22
Verwendete Schreibweisen23
I Einstieg in das Programmieren in Java24
1 Einige Grundbegriffe aus der Welt des Programmierens26
1.1 Computer, Software, Informatik und das Internet26
1.2 Was heißt Programmieren?28
1.3 Welche Werkzeuge brauchen wir?31
2 Aller Anfang ist schwer34
2.1 Mein erstes Programm34
2.2 Formeln, Ausdrücke und Anweisungen35
2.3 Zahlenbeispiele36
2.4 Verwendung von Variablen37
2.5 „Auf den Schirm!“37
2.6 Das Programmgerüst38
2.7 Eingeben, übersetzen und ausführen40
2.8 Übungsaufgaben41
3 Grundlagen der Programmierung in Java42
3.1 Grundelemente eines Java-Programms42
3.1.1 Kommentare44
3.1.2 Bezeichner und Namen46
3.1.3 Literale47
3.1.4 Reservierte Wörter, Schlüsselwörter48
3.1.5 Trennzeichen48
3.1.6 Interpunktionszeichen49
3.1.7 Operatorsymbole50
3.1.8 import-Anweisungen50
3.1.9 Zusammenfassung51
3.1.10 Übungsaufgaben52
3.2 Erste Schritte in Java53
3.2.1 Grundstruktur eines Java-Programms53
3.2.2 Ausgaben auf der Konsole54
3.2.3 Eingaben von der Konsole56
3.2.4 Schöner programmieren in Java56
3.2.5 Zusammenfassung57
3.2.6 Übungsaufgaben58
3.3 Einfache Datentypen58
3.3.1 Ganzzahlige Datentypen58
3.3.1.1 Literalkonstanten in anderen Zahlensystemen60
3.3.1.2 Unterstrich als Trennzeichen in Literalkonstanten61
3.3.2 Gleitkommatypen62
3.3.3 Der Datentyp char für Zeichen64
3.3.4 Zeichenketten64
3.3.5 Der Datentyp boolean für Wahrheitswerte65
3.3.6 Implizite und explizite Typumwandlungen65
3.3.7 Zusammenfassung66
3.3.8 Übungsaufgaben67
3.4 Der Umgang mit einfachen Datentypen67
3.4.1 Variablen68
3.4.2 Operatoren und Ausdrücke71
3.4.2.1 Arithmetische Operatoren73
3.4.2.2 Bitoperatoren75
3.4.2.3 Zuweisungsoperator77
3.4.2.4 Vergleichsoperatoren und logische Operatoren77
3.4.2.5 Inkrement- und Dekrementoperatoren80
3.4.2.6 Priorität und Auswertungsreihenfolge derOperatoren80
3.4.3 Allgemeine Ausdrücke82
3.4.4 Ein- und Ausgabe82
3.4.4.1 Statischer Import der IOTools-Methoden84
3.4.5 Zusammenfassung85
3.4.6 Übungsaufgaben85
3.5 Anweisungen und Ablaufsteuerung89
3.5.1 Anweisungen89
3.5.2 Blöcke und ihre Struktur90
3.5.3 Entscheidungsanweisung90
3.5.3.1 Die if-Anweisung90
3.5.3.2 Die switch-Anweisung92
3.5.4 Wiederholungsanweisungen, Schleifen96
3.5.4.1 Die for-Anweisung96
3.5.4.2 Vereinfachte for-Schleifen-Notation97
3.5.4.3 Die while-Anweisung98
3.5.4.4 Die do-Anweisung98
3.5.4.5 Endlosschleifen99
3.5.5 Sprungbefehle und markierte Anweisungen100
3.5.6 Zusammenfassung102
3.5.7 Übungsaufgaben102
4 Referenzdatentypen112
4.1 Felder114
4.1.1 Was sind Felder?116
4.1.2 Deklaration, Erzeugung und Initialisierung von Feldern118
4.1.3 Felder unbekannter Länge120
4.1.4 Referenzen122
4.1.5 Ein besserer Terminkalender127
4.1.6 Mehrdimensionale Felder129
4.1.7 Mehrdimensionale Felder unterschiedlicher Länge133
4.1.8 Vorsicht, Falle: Kopieren von mehrdimensionalen Feldern135
4.1.9 Vereinfachte for-Schleifen-Notation136
4.1.10 Zusammenfassung137
4.1.11 Übungsaufgaben138
4.2 Klassen141
4.2.1 Willkommen in der ersten Klasse!142
4.2.2 Komponentenzugriff bei Objekten146
4.2.3 Ein erstes Adressbuch146
4.2.4 Klassen als Referenzdatentyp148
4.2.5 Felder von Klassen151
4.2.6 Vorsicht, Falle: Kopieren von geschachtelten Referenzdatentypen154
4.2.7 Zusammenfassung155
4.2.8 Übungsaufgaben155
5 Methoden, Unterprogramme158
5.1 Methoden159
5.1.1 Was sind Methoden?159
5.1.2 Deklaration von Methoden160
5.1.3 Parameterübergabe und Ergebnisrückgabe161
5.1.4 Aufruf von Methoden162
5.1.5 Überladen von Methoden164
5.1.6 Variable Argumentanzahl bei Methoden165
5.1.7 Vorsicht, Falle: Referenzen als Parameter166
5.1.8 Sichtbarkeit und Verdecken von Variablen169
5.1.9 Zusammenfassung170
5.1.10 Übungsaufgaben171
5.2 Rekursiv definierte Methoden172
5.2.1 Motivation172
5.2.2 Gute und schlechte Beispiele für rekursive Methoden174
5.2.3 Zusammenfassung177
5.3 Die Methode main177
5.3.1 Kommandozeilenparameter177
5.3.2 Anwendung der vereinfachten for-Schleifen-Notation179
5.3.3 Zusammenfassung179
5.3.4 Übungsaufgaben180
5.4 Methoden aus anderen Klassen aufrufen181
5.4.1 Klassenmethoden182
5.4.2 Die Methoden der Klasse java.lang.Math183
5.4.3 Statischer Import184
5.5 Methoden von Objekten aufrufen185
5.5.1 Instanzmethoden185
5.5.2 Die Methoden der Klasse java.lang.String186
5.6 Übungsaufgaben188
II Objektorientiertes Programmieren in Java194
6 Die objektorientierte Philosophie196
6.1 Die Welt, in der wir leben196
6.2 Programmierparadigmen – Objektorientierung im Vergleich197
6.3 Die vier Grundpfeiler objektorientierter Programmierung199
6.3.1 Generalisierung199
6.3.2 Vererbung201
6.3.3 Kapselung204
6.3.4 Polymorphie205
6.3.5 Weitere wichtige Grundbegriffe206
6.4 Modellbildung – von der realen Welt in den Computer207
6.4.1 Grafisches Modellieren mit UML207
6.4.2 Entwurfsmuster208
6.5 Zusammenfassung209
6.6 Übungsaufgaben210
7 Der grundlegende Umgang mit Klassen212
7.1 Vom Referenzdatentyp zur Objektorientierung212
7.2 Instanzmethoden214
7.2.1 Zugriffsrechte214
7.2.2 Was sind Instanzmethoden?215
7.2.3 Instanzmethoden zur Validierung von Eingaben218
7.2.4 Instanzmethoden als erweiterte Funktionalität219
7.3 Statische Komponenten einer Klasse220
7.3.1 Klassenvariablen und -methoden221
7.3.2 Klassenkonstanten223
7.4 Instanziierung und Initialisierung226
7.4.1 Konstruktoren226
7.4.2 Überladen von Konstruktoren228
7.4.3 Der statische Initialisierer230
7.4.4 Der Mechanismus der Objekterzeugung232
7.5 Zusammenfassung237
7.6 Übungsaufgaben238
8 Vererbung und Polymorphie258
8.1 Wozu braucht man Vererbung?258
8.1.1 Aufgabenstellung258
8.1.2 Analyse des Problems259
8.1.3 Ein erster Ansatz259
8.1.4 Eine Klasse für sich260
8.1.5 Stärken der Vererbung261
8.1.6 Vererbung verhindern durch final264
8.1.7 Übungsaufgaben265
8.2 Die super-Referenz266
8.3 Überschreiben von Methoden und Variablen268
8.3.1 Dynamisches Binden268
8.3.2 Überschreiben von Methoden verhindern durch final270
8.4 Die Klasse java.lang.Object270
8.5 Übungsaufgaben274
8.6 Abstrakte Klassen und Interfaces274
8.6.1 Einsatzszenarien am Beispiel274
8.6.2 Abstrakte Klassen im Detail278
8.6.3 Interfaces im Detail281
8.7 Interfaces mit Default-Methoden und statischen Methoden284
8.7.1 Deklaration von Default-Methoden284
8.7.2 Deklaration von statischen Methoden285
8.7.3 Auflösung von Namensgleichheiten bei Default-Methoden286
8.7.4 Interfaces und abstrakte Klassen im Vergleich288
8.8 Weiteres zum Thema Objektorientierung288
8.8.1 Erstellen von Paketen288
8.8.2 Zugriffsrechte290
8.8.3 Innere Klassen291
8.8.4 Anonyme Klassen297
8.9 Zusammenfassung300
8.10 Übungsaufgaben300
9 Exceptions und Errors312
9.1 Eine Einführung in Exceptions313
9.1.1 Was ist eine Exception?313
9.1.2 Übungsaufgaben315
9.1.3 Abfangen von Exceptions315
9.1.4 Ein Anwendungsbeispiel316
9.1.5 Die RuntimeException319
9.1.6 Übungsaufgaben320
9.2 Exceptions für Fortgeschrittene322
9.2.1 Definieren eigener Exceptions322
9.2.2 Übungsaufgaben324
9.2.3 Vererbung und Exceptions324
9.2.4 Vorsicht, Falle!328
9.2.5 Der finally-Block330
9.2.6 Die Klassen Throwable und Error334
9.2.7 Zusammenfassung336
9.2.8 Übungsaufgaben336
9.3 Assertions337
9.3.1 Zusicherungen im Programmcode337
9.3.2 Ausführen des Programmcodes338
9.3.3 Zusammenfassung339
9.4 Mehrere Ausnahmetypen in einem catch-Block339
9.5 Ausblick: try-Block mit Ressourcen341
10 Fortgeschrittene objektorientierte Programmierung342
10.1 Aufzählungstypen342
10.1.1 Deklaration eines Aufzählungstyps343
10.1.2 Instanzmethoden der enum-Objekte343
10.1.3 Selbstdefinierte Instanzmethoden für enum-Objekte344
10.1.4 Übungsaufgaben345
10.2 Generische Datentypen347
10.2.1 Herkömmliche Generizität348
10.2.2 Generizität durch Typ-Parameter350
10.2.3 Einschränkungen der Typ-Parameter352
10.2.4 Wildcards354
10.2.5 Bounded Wildcards355
10.2.6 Generische Methoden357
10.2.7 Verkürzte Notation bei generischen Datentypen359
10.2.8 Ausblick362
10.2.9 Übungsaufgaben362
10.3 Sortieren von Feldern und das Interface Comparable367
11 Einige wichtige Hilfsklassen370
11.1 Die Klasse StringBuffer370
11.1.1 Arbeiten mit String-Objekten370
11.1.2 Arbeiten mit StringBuffer-Objekten373
11.1.3 Übungsaufgaben375
11.2 Die Wrapper-Klassen (Hüll-Klassen)376
11.2.1 Arbeiten mit „eingepackten“ Daten376
11.2.2 Aufbau der Wrapper-Klassen378
11.2.3 Ein Anwendungsbeispiel380
11.2.4 Automatische Typwandlung für die Wrapper-Klassen381
11.2.5 Übungsaufgaben383
11.3 Die Klassen BigInteger und BigDecimal383
11.3.1 Arbeiten mit langen Ganzzahlen384
11.3.2 Aufbau der Klasse BigInteger385
11.3.3 Übungsaufgaben387
11.3.4 Arbeiten mit langen Gleitkommazahlen388
11.3.5 Aufbau der Klasse BigDecimal391
11.3.6 Viele Stellen von Nullstellen gefällig?393
11.3.7 Übungsaufgaben395
11.4 Die Klasse DecimalFormat395
11.4.1 Standardausgaben in Java395
11.4.2 Arbeiten mit Format-Objekten396
11.4.3 Vereinfachte formatierte Ausgabe399
11.4.4 Übungsaufgaben399
11.5 Die Klassen Date und Calendar400
11.5.1 Arbeiten mit „Zeitpunkten“400
11.5.2 Auf die Plätze, fertig, los!401
11.5.3 Spezielle Calendar-Klassen402
11.5.4 Noch einmal: Zeitmessung405
11.5.5 Übungsaufgaben406
11.6 Die Klassen SimpleDateFormat und DateFormat406
11.6.1 Arbeiten mit Format-Objekten für Datum/Zeit-Angaben406
11.6.2 Übungsaufgaben411
11.7 Die Collection-Klassen411
11.7.1 „Sammlungen“ von Objekten – der Aufbau des Interface Collection412
11.7.2 „Sammlungen“ durchgehen – der Aufbau des Interface Iterator414
11.7.3 Mengen415
11.7.3.1 Das Interface Set415
11.7.3.2 Die Klasse HashSet416
11.7.3.3 Das Interface SortedSet417
11.7.3.4 Die Klasse TreeSet418
11.7.4 Listen420
11.7.4.1 Das Interface List420
11.7.4.2 Die Klassen ArrayList und LinkedList421
11.7.4.3 Suchen und Sortieren – die KlassenCollections und Arrays423
11.7.5 Verkürzte Notation bei Collection-Datentypen425
11.7.6 Übungsaufgaben427
11.8 Die Klasse StringTokenizer427
11.8.1 Übungsaufgaben430
III Grafische Oberflächen in Java432
12 Aufbau grafischer Oberflächen in Frames – von AWT nach Swing434
12.1 Grundsätzliches zum Aufbau grafischer Oberflächen434
12.2 Ein einfaches Beispiel mit dem AWT435
12.3 Let's swing now!438
12.4 Etwas „Fill-in“ gefällig?440
12.5 Die AWT- und Swing-Klassenbibliothek im Überblick442
12.6 Übungsaufgaben444
13 Swing-Komponenten446
13.1 Die abstrakte Klasse Component446
13.2 Die Klasse Container447
13.3 Die abstrakte Klasse JComponent448
13.4 Layout-Manager, Farben und Schriften449
13.4.1 Die Klasse Color450
13.4.2 Die Klasse Font452
13.4.3 Layout-Manager453
13.4.3.1 Die Klasse FlowLayout454
13.4.3.2 Die Klasse BorderLayout456
13.4.3.3 Die Klasse GridLayout457
13.5 Einige Grundkomponenten459
13.5.1 Die Klasse JLabel460
13.5.2 Die abstrakte Klasse AbstractButton462
13.5.3 Die Klasse JButton462
13.5.4 Die Klasse JToggleButton464
13.5.5 Die Klasse JCheckBox465
13.5.6 Die Klassen JRadioButton und ButtonGroup466
13.5.7 Die Klasse JComboBox468
13.5.8 Die Klasse JList471
13.5.9 Die abstrakte Klasse JTextComponent474
13.5.10 Die Klassen JTextField und JPasswordField474
13.5.11 Die Klasse JTextArea477
13.5.12 Die Klasse JScrollPane479
13.5.13 Die Klasse JPanel481
13.6 Spezielle Container, Menüs und Toolbars482
13.6.1 Die Klasse JFrame483
13.6.2 Die Klasse JWindow484
13.6.3 Die Klasse JDialog484
13.6.4 Die Klasse JMenuBar487
13.6.5 Die Klasse JToolBar490
13.7 Übungsaufgaben493
14 Ereignisverarbeitung496
14.1 Zwei einfache Beispiele497
14.1.1 Zufällige Grautöne als Hintergrund497
14.1.2 Ein interaktiver Bilderrahmen500
14.2 Programmiervarianten für die Ereignisverarbeitung504
14.2.1 Innere Klasse als Listener-Klasse504
14.2.2 Anonyme Klasse als Listener-Klasse504
14.2.3 Container-Klasse als Listener-Klasse505
14.2.4 Separate Klasse als Listener-Klasse506
14.3 Event-Klassen und -Quellen508
14.4 Listener-Interfaces und Adapter-Klassen511
14.5 Listener-Registrierung bei den Event-Quellen517
14.6 Auf die Plätze, fertig, los!520
14.7 Übungsaufgaben525
15 Einige Ergänzungen zu Swing-Komponenten530
15.1 Zeichnen in Swing-Komponenten530
15.1.1 Grafische Darstellung von Komponenten530
15.1.2 Das Grafikkoordinatensystem531
15.1.3 Die abstrakte Klasse Graphics532
15.1.4 Ein einfaches Zeichenprogramm535
15.1.5 Layoutveränderungen und der Einsatz von revalidate537
15.2 Noch mehr Swing gefällig?539
15.3 Übungsaufgaben541
IV Threads, Datenströme und Netzwerkanwendungen544
16 Parallele Programmierung mit Threads546
16.1 Ein einfaches Beispiel546
16.2 Threads in Java548
16.2.1 Die Klasse Thread549
16.2.2 Das Interface Runnable553
16.2.3 Threads vorzeitig beenden555
16.3 Wissenswertes über Threads557
16.3.1 Lebenszyklus eines Threads557
16.3.2 Thread-Scheduling559
16.3.3 Dämon-Threads und Thread-Gruppen559
16.4 Thread-Synchronisation und -Kommunikation560
16.4.1 Das Leser/Schreiber-Problem561
16.4.2 Das Erzeuger/Verbraucher-Problem564
16.5 Threads in Swing-Anwendungen572
16.5.1 Auf die Plätze, fertig, los!572
16.5.2 Spielereien575
16.5.3 Swing-Komponenten sind nicht Thread-sicher578
16.6 Übungsaufgaben579
17 Ein- und Ausgabe über I/O-Streams582
17.1 Grundsätzliches zu I/O-Streams in Java583
17.2 Dateien und Verzeichnisse – die Klasse File583
17.3 Ein- und Ausgabe über Character-Streams586
17.3.1 Einfache Reader- und Writer-Klassen587
17.3.2 Gepufferte Reader- und Writer-Klassen590
17.3.3 Die Klasse StreamTokenizer592
17.3.4 Die Klasse PrintWriter593
17.3.5 Die Klassen IOTools und Scanner595
17.3.5.1 Was machen eigentlich die IOTools?595
17.3.5.2 Konsoleneingabe über ein Scanner-Objekt596
17.4 Ein- und Ausgabe über Byte-Streams597
17.4.1 Einige InputStream- und OutputStream-Klassen598
17.4.2 Die Serialisierung und Deserialisierung von Objekten600
17.4.3 Die Klasse PrintStream602
17.5 Streams im try-Block mit Ressourcen603
17.6 Einige abschließende Bemerkungen605
17.6.1 Das Paket java.nio606
17.6.2 Das Paket java.nio.file607
17.6.2.1 Das Interface Path und die Klasse Paths607
17.6.2.2 Die Klasse Files608
17.7 Übungsaufgaben611
18 Client/Server-Programmierung in Netzwerken614
18.1 Wissenswertes über Netzwerkkommunikation615
18.1.1 Protokolle615
18.1.2 IP-Adressen617
18.1.3 Ports und Sockets618
18.2 Client/Server-Programmierung619
18.2.1 Die Klassen ServerSocket und Socket620
18.2.2 Ein einfacher Server622
18.2.3 Ein einfacher Client625
18.2.4 Ein Server für mehrere Clients626
18.2.5 Ein Mehrzweck-Client629
18.2.6 Client/Server-Kommunikation über URLs632
18.3 Übungsaufgaben633
19 Lambda-Ausdrücke, Streams und Pipeline-Operationen638
19.1 Lambda-Ausdrücke638
19.1.1 Lambda-Ausdrücke in Aktion – zwei Beispiele639
19.1.2 Lambda-Ausdrücke im Detail642
19.1.3 Lambda-Ausdrücke und funktionale Interfaces644
19.1.4 Vordefinierte funktionale Interfaces und Anwendungen auf Datenstrukturen646
19.1.5 Methodenreferenzen als Lambda-Ausdrücke650
19.1.6 Zugriff auf Variablen aus der Umgebung innerhalb eines Lambda-Ausdrucks653
19.1.7 Übungsaufgaben654
19.2 Streams und Pipeline-Operationen655
19.2.1 Streams in Aktion656
19.2.2 Streams und Pipelines im Detail658
19.2.3 Erzeugen von endlichen und unendlichen Streams659
19.2.4 Die Stream-API662
19.2.5 Übungsaufgaben665
V Abschluss, Ausblick und Anhang668
20 Blick über den Tellerrand670
20.1 JShell für kleine Skripte671
20.2 Das Java-Modulsystem675
20.3 Bühne frei für JavaFX682
20.4 Beginn einer neuen Zeitrechnung691
20.5 Webprogrammierung und verteilte Systeme693
20.6 Zu guter Letzt696
A Der Weg zum guten Programmierer …698
A.1 Die goldenen Regeln der Code-Formatierung699
A.2 Die goldenen Regeln der Namensgebung702
A.3 Zusammenfassung704
B Ohne Werkzeug geht es nicht706
B.1 Die API-Dokumentation zum Nachschlagen707
B.2 Die IDE, dein Freund und Helfer709
B.3 Alle Versionen stets im Griff711
B.4 Testen bitte nicht vergessen713
B.5 Der Automat kann es besser715
C Die Klasse IOTools – Tastatureingaben in Java718
C.1 Kurzbeschreibung718
C.2 Anwendung der IOTools-Methoden719
Glossar722
Stichwortverzeichnis742

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