Informatik ist ein weites Feld, das sich vor allem mit der Speicherung, Übertragung und Manipulation von Informationen beschäftigt. Es gibt mehrere Grundlagen, auf denen die Informatik aufgebaut ist. Diese Grundlagen der Informatik umfassen Algorithmen, Programmiermethodik und -sprachen, Daten- und Symbolberechnung und -analyse sowie Computerelemente und Hardware.
Algorithmen sind unter den Grundlagen der Informatik von großer Bedeutung. Die meisten anderen Aspekte der Informatik beruhen in gewisser Weise auf Algorithmen. Algorithmen sind endliche Sätze von Anweisungen, die verwendet werden, um die Manipulation von Daten zu steuern. Sie sind ausdrücklich beschrieben, schrittweise Vorgehensweisen für den Umgang und die Verarbeitung von Daten. Algorithmen werden im Allgemeinen in Form von Anweisungen oder Flussdiagrammen statt in Form von programmiertem Computercode geschrieben.
Im Kern verstehen Maschinen nur die Sprachen von Maschinen; Programmiermethodik und Programmiersprachen sind daher wichtige Grundlagen der Informatik. Computerprogrammierer konvertieren im Allgemeinen Algorithmen – explizite Schritt-für-Schritt-Anweisungen – in Sprachen, die der Computer verstehen kann. Programmiersprachen sind künstliche Sprachen, die Computer interpretieren können, um verschiedene Berechnungen durchzuführen. Ein in einer Programmiersprache ausgedrückter Satz von Anweisungen wird als Programm bezeichnet. C++, Python und Visual Basic sind häufig verwendete Programmiersprachen.
Es ist wichtig, dass Informatiker ihre Fähigkeiten im Umgang mit Daten auf reale Aufgaben anwenden können. Daten- und Symbolberechnung und -analyse sind Themen, die wesentliche praktische Grundlagen der Informatik sind. Dabei geht es oft darum, riesige Informationsmengen zu analysieren, zu sortieren und Schlussfolgerungen zu ziehen. Besonders deutlich wird dies in Bereichen wie Computerphysik und Bioinformatik, in denen physikalische und biologische Phänomene nach zahlreichen präzisen Messungen beobachtet und analysiert werden.
All diese Datenmanipulation, -übertragung und -speicherung erfordert die Mittel und den Ort, um zu existieren und zu arbeiten. Dieser Platz ist in der Hardware. Die Verwendung von Hardware gehört zu den Grundlagen der Informatik, da sie einen Rahmen für alle anderen Aspekte der Informatik bietet, in denen sie arbeiten können. Ein Programm könnte nicht ohne eine Festplatte zum Speichern und einen Prozessor zum Ausführen der darin enthaltenen komplexen Algorithmen funktionieren. Ohne ein zu betreibendes physikalisches Gerät wäre die Informatik ein rein theoretisches Gebiet.
Während diese Grundlagen der Informatik nur einige der unzähligen Themen sind, die das weite Feld abdeckt, sind sie diejenigen, von denen die meisten anderen Themen auf diesem Gebiet ausgehen. Sie sind wirklich das Fundament, auf dem das gesamte Feld aufgebaut ist. Ohne ein grundlegendes Verständnis dieser Prinzipien ist die Fähigkeit, Computer für die Verarbeitung und Manipulation vollständig zu nutzen, unvollständig.