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Eine Disziplin bedeutet einen Teilbereich aus der Wissenschaft.

Einzelne Wissenschaften sind zum Beispiel die Wirtschaftswissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften oder auch Geisteswissenschaften.

inter-disziplinär

“Inter” bedeutet “übergreifend”. So wie ein Unternehmen, das als “Global player” weltweit, also über mehrere Nationen, präsent ist, als inter-national bezeichnet wird.

Das bedeutet, interdisziplinäre Studiengänge – und dass sind, neben einigen anderen, insbesondere Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsingenieurwesen – sind Studiengänge, die zwei Disziplinen behandeln und verbinden.

Das Adjektiv “multidisziplinär” wird in der Regel von “interdisziplinär” abgegerenzt. Multidisziplinär ist zum Beispiel Informatik im Hauptstudium + BWL im Nebenfach. Das Studium befasst sich mit zwei Wissenschaften, aber diese beiden Wissenschaften sind nicht aufeinander abgestimmt und behandeln keine Schnittstellen zwischen beiden Disziplinen. Ein Beispiel ist ein Germanistikstudium mit Nebenfach BWL.

Ein interdisziplinäres Studium muss nicht unbedingt ein Studium in Richtung Wirtschaftswissenschaften + Natur-/Ingenieurwissenschaften darstellen, also völlig verschiedene Wissenschaften unter einen Hut bringen.

Ein anderes Beispiel ist das Studium Mechatronik. Mechatronik bezeichnet ein Zusammenspiel zwischen Mechanik/Maschinenlehre und Elektrotechnik und vermittelt als Studienfach die Lehrinhalte des Maschinenbaus (die eine Disziplin) und der Elektrotechnik (die andere Disziplin). Im Studium Mechatronik werden insbesondere auch die Schnittstellen, an welchen elektrische Energie in mechanische Bewegung (bzw. umgekehrt) umgesetzt wird, genauer thematisiert, Mechatronik ist daher interdisziplinär, wobei die beiden Disziplinen zwar verschieden, aber beide Ingenieurwissenschaften sind.

Schnittstellenfächer in der Wirtschaftsinformatik sind z.B. betriebswirtschaftliche Anwendungssysteme oder der Ein-/Verkauf von Informationssystemen. Schnittstellenfächer des Wirtschaftsingenieurwesens sind z.B. die Logistik oder der technische Ein-/Verkauf.

Bei gegebener Statik befindet sich die Konstruktion in Ruhe, d.h. sie bewegt sich nicht, verbiegt bzw. zerbricht nicht.

Die summierten Kräfte jeder Dimension müssen sich daher gegenseitig aufwiegen, also Null ergeben. Dies soll an Hand eines Beispiels mit Lager- und Stabkräften verdeutlicht werden.

Gegeben sind zwei Stäbe, welche von zwei Festlagern gehalten werden und einen Punkt bzw. ein Objekt fixieren.

Die Stäbe sind gleich lang und bilden ein gleichschenkliges Dreieck. Am Berührungspunkt C der beiden Stäbe ist zwischen den Stäben der Winkel 2*α aufgespannt.

Auf die Konstruktion wirkt eine gegebene Kraft F auf den zu fixierenden Punkt ein. Die Kraft wirkt schräg, in einem Winkel β zur Spiegelachse des gleichschenkligen Dreiecks. Diese Kraft müssen die Lager und Stäbe aufnehmen. In der Konstruktion befinden sich drei Lager. Die beiden Festlager, mit denen die Stäbe am Fundament befestigt sind sowie die Stabverbindung, welche beide Stäbe (und möglicherweise ein Objekt) zusammenhält.

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Eine Queue (Warteschlange) ist eine First-in-First-out-(FIFO) Datenstruktur.
Die Datenstruktur Queue ist ein Stapel, auf welchem nach und nach Daten abgelegt werden.
Allerdings wird auf Elemente der Queue nur von unten zugegriffen. Das unterste Element ist das mit höchster Priorität, nur auf dieses als erstes hinzugefügte Element kann zugegriffen werden.

Ein Pointer (Zeiger) zeigt intern immer auf das Element, welches (relativ zu den anderen Elementen) als erstes in die Queue aufgenommen wurde.
Ein einfaches “Lösche aus der Queue” gibt es nicht, ein Element kann aus der Queue mit Peek() herausgelesen und mit Dequeue() herausgelesen und zugleich entfernt werden.
An das Warteschlangenende angereiht werden Elemente mit Enqueue();

Funktionsweise einer Queue an Hand eines praktischen Beispiels:

Stellen Sie sich vor, Sie müssten eine Software für ein Theater schreiben. Die Software soll Ticket-Bestellungen für
Vorführungen bearbeiten. Nun sind die Vorstellungen aber sehr schnell ausgebucht, so dass viele Tickets nicht mehr ausgestellt werden können. Bei der Ticket-Bestellung gilt jedoch “wer zu erst kommt, mal zu erst”.
Die Daten aller eingehenden Bestellungen legen Sie in eine Queue (Warteschlange). Die Daten in der Queue werden vom ersten bis zum letzten Eintrag abgearbeitet, bis die Queue vollständig abgearbeitet wurde oder keine Plätze mehr verfügbar sind.

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Ein Stack (Stapel) ist eine Last-in-First-out-(LIFO) Datenstruktur.
Die Datenstruktur Stack sollte dann verwendet werden, wenn Daten gesammelt werden, jedoch immer nur ein Datenelement aktuell bearbeitet werden darf.

Das aktuelle Element ist dann das einzige, auf welches zugegriffen werden kann. Alle anderen Elemente bleiben im
Hintergrund und werden erst (und dann auch jeweils einzeln) bearbeitet, wenn das aktuelle Element abgearbeitet und vom Stapel entfernt wurde.

Ein Pointer (Zeiger) zeigt intern immer auf das Element, welches (relativ zu den anderen Elementen) als letztes auf den Stapel gelegt wurde.
Ein einfaches “Lösche aus dem Stack” gibt es nicht, ein Element kann aus dem Stack mit Peek() herausgelesen und mit Pop() herausgelesen und zugleich entfernt werden.
Ein Element kann mit Push() auf den Stack gelegt werden.

Die Funktionsweise des Stack an Hand eines praktischen Beispiels:
Stellen Sie sich einen Stapel Teller vor, welchen sie abwaschen möchten. Sie würden sicherlich beim obersten Teller anfangen, diesen vom Stapel nehmen und abwaschen. Erst dann können Sie den nächsten Teller vom Stapel nehmen.

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Gelenke dienen ähnlich wie Lager der Fixierung einer Konstruktion. Ein Gelenk soll jedoch nicht alle inneren Kräfte übertragen, sondern einer bestimmten Kraft nachgeben. So kann eine Beweglichkeit in einer Konstruktion bzw. in einem Tragwerk erreicht werden.

Innere Kräfte, die bestimmte Gelenke nicht übertragen sollen:

Moment: Momente sind die aus gegenläufigen Kräften mit Hebel resultierende Drehkraft

Querkraft: Die Querkraft wirkt vertikal aus Sicht des Koordinatensystems, daher wird sie auch Vertikalkraft genannt

Normalkraft: Die Normalkraft wirkt senkrecht zur Querkraft, also horizontal.

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Hashtables (Hash-Tabellen) sind Datenstrukturen, die den Arrays sehr ähnlich sind.
Hashtables können in C# ähnlich wie eine ArrayList verwendet werden, der Zugriff erfolgt über einen Index.
Der Index ist ein spezieller Key, welcher eine Zahl (z.B. vom Typ Float oder Integer) genauso wie ein String sein darf.

Wozu werden Hashtables benötigt?

Hashtables sind sinnvoll, wenn sich Listen bzw. Arrays verknüpfen bzw. verschachteln lassen. So kann der Wert eines Listenfeldes der Schlüssel zu einem Wert eines anderen Feldes sein. Zwar ließe sich das auch mit einem normalen Array
(und somit Integer-Werten als Index) realisieren, dann wären jedoch einige zusätzliche Listen/Tabellen nötig, um von einer
Zahl auf einen speziellen Schlüssel und von diesem Schlüssel wieder auf eine anderen Zahlenschlüssel zu verweisen.

C# bietet natürlich einen gewissen Komfort bei Benutzung von Hashtables (wie bei vielen anderen Dingen auch). In der Programmiersprache C haben Programmierer eigene Hash-Funktionen entwickelt, um z.B. einen Text als Zahl umzuschlüsseln (z.B. "Hallo" -> "2342424", "Schule" -> "792942" usw.), um diesen dann als Index (Schlüssel) für ein Array zu benuten. Vorteil: Um einen Wert zu suchen, musste nicht unbedingt das ganze Array durchlaufen und im
schlimmsten Falle alle Felder iteriert werden. Man musste sich nur die Schlüssel für bestimmte Werte merken, diese in eine Zahl konvertieren, auf den Wert im Feld mit dem Schlüssel zugreifen und es auslesen. Daraus ergibt sich ein sehr großer Geschwindigkeitsvorteil.
Der Nachteil liegt in der Größe des Arrays, dieses muss nämlich so groß sein bzw. so einen hohen Index haben, wie eine Zahl, die aus einem Text resultiert, werden kann. Außerdem könnte es vorkommen, dass Werte nicht abgespeichert werden können, da zwei oder mehrere unterschiedliche Texte trotz ausgereiften Algorithmus den selben Index ergeben. Ausweichmöglichkeiten sind zwar vorhanden (den Index verschieben, bis ein freies Feld gefunden wurde), macht die Sache jedoch trotzdem nicht viel unproblematischer.

Die Hashtables in C# sind weitaus dynamischer, denn intern ist ein Hahstable auch nur so groß, wie es notwendig ist. Der Zugriff ist jedoch absolut schnell, konstant schnell! Unabhängig von der Größe des Hashtable ist die Zugriffszeit konstant.

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Für Konstruktionen, die sehr stabil sein müssen, werden Fachwerke (oder fachwerkähnliche Konstruktionen) verwendet. Fachwerke werden z.B. im Hochhaus-, Dach- und Brückenbau verwendet. Ein Fachwerk ist eine Stabkonstruktion. Die Stäbe des Fachwerks sollen ausschließlich auf Druck und Zug in Stabrichtung belastet werden und nicht etwa auf Biegung.

Ein beispielhaftes (ebenes) Fachwerk für eine Brücke:

Das Fachwerk besteht aus 15 Stäben. Die Fächer (Zwischenräume) bestehen aus gleichschenkligen Dreiecken.
Typisch für eine Brücke, ist es auf der einen Seite durch ein Festlager, auf der anderen Seite durch ein Loslager fixiert. Das Loslager soll die aus einer temperaturabhängigen Ausdehnung resultierende Spannung abbauen.

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Grundsätzlich soll eine Lagerung eine Konstruktion fixieren. Das typische Lager ist daher das Festlager, welches die Konstruktion in alle Richtungen fixiert.

Da Bauteile sich jedoch ausdehnen oder mechanisch beweglich sein müssen, sind nicht im jeden Fall Festlager einsetzbar.
Loslager fixieren eine Konstruktion nur (Zweidimensionalität) in einer bzw. (Dreidimensionalität) in zwei Richtungen.

Loslager kommen z.B. bei der Lagerung einer Welle zum Einsatz oder im Stahl-Brückenbau.

Fest- und Loslager übertragen keine Momente. Eine momentübertragende Lagerung ist hingegen die Einspannung.

Ein Lager im Sinne der Technischen Mechanik wird auch als Auflager bezeichnet.

Los- und Festlager können zwar Kräfte im zwei- bzw. dreidimensionalen Raum aufnehmen, tun sich aber mit der Aufnahme von Momenten schwer. So können Bauelemente durch Verdrehung möglicherweise aus der Lagerung gerissen werden.

Ist eine besondere Widerstandsfähigkeit gegenüber Momenten notwendig, kann dieses durch Einspannung erreicht werden. Die Einspannung wird durch tiefe Verankerung ermöglicht. Die Verankerung kann durch feste Verbindung mit dem Fundament (z.B. durch Festschweißen oder mehrfache Vernietung), im Idealfall mit tiefer Verwurzelung im Fundament, erreicht werden.

Ein Beispiel in der vereinfachten, weil zweidimensionalen, Darstellung: Ein Stahlbalken ist in einem Betonfundament verankert. Es nimmt Kräfte in horizontaler als auch in vertikaler Richtung auf. Zusätzlich kann der Balken nicht verdreht werden, da er mit dem Fundament verankert ist (man müsste also theoretisch das Fundament mitdrehen, um den Balken drehen zu können). Die Einspannung als Lager ist daher dreiwertig und sehr stabil. Abhängig vom Fundament und dem Werkstoff des Balkens, ist auch die Tiefe und Form/Verzweigung der Verankerung für die Fähigkeit zur Momentaufnahme maßgeblich. Ein Balken mit Ecken und Kanten ließe sich z.B. weit schwieriger verdrehen als ein runder Balken.

In der Realität, also im dreidimensionalen Raum, können bei Einspannung Kräfte und Momente in allen Richtungen aufgenommen werden. Die Einspannung als Lager ist im dreidimensionalen Raum daher sechswertig (Kräfte in X-,Y- und Z-Richtung, Momente um die X-, Y- und Z-Achse) .

Die Datenmenge einer Datenbank ist nicht nur oft sehr groß, sondern auch verteilt. Die Daten sind in verschiedenen Containern (Tabellen) vorliegend und möglicherweise sogar auf verschiedene Rechner oder gar Netzwerke verteilt. Die Daten werden von mehreren Benutzern aufgerufen, bearbeitet oder gelöscht.

Ein Datenbankmanagementsystem, kurz DBMS oder auch Datenbankverwaltungssystem, organisiert die Datenbankzugriffe (Transaktionen) und verhindert so Probleme, die bei der Arbeit mit Datenbanken auftreten können.

Darstellungsprinzip

Eine Datenbank ist eine Sammlung an Daten, abstrahiert in mehreren Dateien. Datenbanken sind abstrakt und für den Menschen nur schwer, am besten aber bildlich vorstellbar. Ein DBMS stellt die Datenbank durch Objekte dar, es zeigt die Beziehungen der Daten zueinander und die Daten lassen sich auch in der Objektdarstellung bearbeiten.

Schnittstellenprinzip

Ein DBMS trennt im Grunde die Datenbank-Benutzer von der Datenbank. Die Benutzer sprechen die Datenbankgrundsätzlich über das DBMS an, so dass keine Transaktion nicht von der DBMS z.B. auf Validität (Gültigkeit der eingegebenen Daten) geprüft wird.

Des weiteren lassen sich mit einem DBMS häufig Datenbank- und Speichereinstellungen (z.B. in welcher Kodierung Texte abgespeichert werden sollen) benutzerfreundlich und ohne Datenbankabfragesprachen (z.B. SQL) einstellen. Die Benutzer werden daher weitgehenst von Programmiersyntax verschont und verwalten die Daten über ergonomische Benutzeroberflächen.

Sicherheit und Zugriffsbeschränkung

In einem Unternehmen, welches eine Datenbank für Kunden- und Zulieferdaten hat, ist es mit Sicherheit erwünscht, dass nicht jeder Benutzer Zugriff auf die gesamten Daten hat und diese beliebig verändern kann. Beispielsweise sollte ein Mitarbeiter der Abteilung "Einkauf" nicht die Rechnungsdaten der Endkunden verändern, vielleicht nicht einmal einsehen, dürfen. Die Rechnungsdaten dürfen nur die Mitarbeiter der Abteilung "Verkauf/Vertrieb" bearbeiten. Die Geschäftsführung soll aber alle Daten einsehen und verändern dürfen. Vielleicht gibt es auch Zulieferer oder Endkunden, die bestimmte Daten aus der Datenbank lesen oder sogar verändern dürfen.

Ein DBMS verwaltet Zugriffsrechte, die von den Datenbank-Administratoren eingerichtet werden. So müssen nicht alle Daten der gesamten Belegschaft oder Dritten anvertraut werden müssen. Da es diesbezüglich sehr viele strenge Rechtsvorschriften gibt, ist ein DBMS mit ausgereiftem Rechtevergabesystem sogar Pflicht!

Ein weiterer Punkt ist die Nachvollziehbarkeit von Datenzugriffen. So kann nachvollzogen werden, welcher Benutzer wann und welche Daten angelegt, verändert oder gelöscht hat.

Inkonsistenz bei Redundanz

Datenbanken sollten grundsätzlich keine redundanten Daten enthalten. Bei Datenbanken, die besonders schnell sein müssen, können diese jedoch in Kauf genommen worden sein. Oder die Datenbank ist derart verteilt oder gesplittet, dass benötigte Daten an einem Zugangspunkt nicht immer zur Verfügung stehen (z.B. im zeitweisen Offline-Betrieb) und die Daten daher zusätzlich lokal angelegt werden und somit datenbankglobal redundant sind.

Bei solchen Redundanzen muss das DBMS eine Inkonsistenz verhindern oder ggf. nachträglich korrigieren, so dass Datensätze mit gleichen Inhalt immer abgeglichen werden.

Schutz vor Datenverlust

Sollte der Schreibzugriff auf Daten in der Datenbank fehlgeschlagen sein, droht - abhängig von der Datenbank - Datenverlust. Auch andere Gründe, z.B. ein Update, Upgrade oder ein Hardwareausfall, können zum Datenverlust führen. Ein gutes DBMS sorgt nicht nur für ein benutzerfreundliches Backup (Datensicherung), sondern prüft Backups auch auf Aktualität und führt nötigenfalls periodenweise oder unmittelbar vor einem kritischen Zugriff in Eigenregie ein Backup aus.

Mehrbenutzer-Probleme

Daten werden in der Regel von mehreren Benutzern verwaltet. Auf die Kundendaten können z.B. die Mitarbeiter der Rechnungs-, Support-, Vertriebs- und der Reklamationsabteilung zugreifen. Kritisch werden die Transaktionen, wenn mehrere Benutzer zeitgleich die selben Daten bearbeiten wollen.

Ein DBMS hat zur Aufgabe, Daten zu sperren, die in Bearbeitung sind und idealerweise Datenänderungen zwischenzuspeichern, abzugleichen und zu speichern.

Gewährleistung der Integrität

Ein DBMS kontrolliert bei Datenzugriff die Datenintegrität. So kann z.B. kein neuer Rechnungsdatensatz angelegt werden, ohne eine Kundennummer. Wird bei Eintragung von Rechnungsdaten die Kundennummer ausgelassen, wird der Datensatz nicht in die Datenbank gespeichert. Wird eine Kundennummer angegeben, prüft das DBMS, ob die Kundennummer (und damit auch der Kundendatensatz) existiert. Existiert kein Kunde mit der angegebenen Kundennummer, kommt wiederum eine Fehlermeldung durch das DBMS. So können nur Datensätze in die Datenbank gelangen, die komplett in einem Zusammenhang einzubringen sind. Eine Rechnungsdatensatz ohne Kunde ist ein wertloser Datensatz.
Umgekehrt soll auch kein Kundendatensatz gelöscht werden, welcher noch offene Rechnungen hat. Auch diese Prüfung wird vom DBMS durchgeführt und ist sehr wichtig, um die Integrität der Daten in der Datenbank zu gewährleisten.