Spieleentwicklung - Informatik

Willkommen

Unterstufe

Daten und Netze

Daten und Codierung im Alltag

Einstieg
Wir codieren alle!
Aus Daten werden Informationen
Ach du dickes Ei
Hast du einen Plan?
Das hast du hier gelernt!

Binärdarstellung von Information

Einstieg
Schere, Stein, Papier
Gewinne zählen
Münzcode
Binärcode
Information und Code
Genaue Ergebnisse
Das hast du hier gelernt

Binärdarstellung von Text

Einstieg
Die ABABs
Die AHs
Die Menschen
ASCII
Noch mehr Zeichen
Das hast du hier gelernt

Pixelgrafik

Einstieg
Bilder vergrößern
Pixelgrafiken
Bilder verkleinern
Pixelgrafiken
Bildschärfe und Auflösung
Ein Bild mit Zahlen darstellen
Das PBM-Format
Noch mehr Zahlen...
Das PGM-Format
Villa Kunterbund
Das PPM-Format
Das hast du hier gelernt

Spieleentwicklung

Einstieg
Trainingscamp
Spieletest: Donut-Klicker
Spieletest: Labyrinth
Spieletest: Schießbude
Spieleentwicklung: Fangspiel
Game Center

Mittelstufe

Einführung in den 3D-Druck
Was ist CAD-Modellierung?
Dein erstes 3D-Modell
Mehr Formen entdecken
Formen kombinieren
Wie funktioniert das eigentlich?
Rückblick

Körper und Koordinaten

Das Koordinatensystem
3D-Körper – Vertiefung
Übungen – 3D-Körper
Rückblick

Transformationen

Einfache Transformationen
Kombination von Objekten
Komplexe Transformationen
Rückblick

Parameter und Wiederholung

Parameter
Parameter – Vertiefung
Schleifen
Eigene Module
Muster
Rückblick

Farben
Text
Bilder
Rückblick

Externe Bibliotheken
BOSL2: Abgerundete Formen
BOSL2: Objekte positionieren mit Ankern
BOSL2: diff() – Löcher und Aussparungen
BOSL2: skin() – Formen aus Profilen
Rückblick

Slicer-Software
Grundeinstellungen
Haftung und Stützstrukturen
Rückblick

FDM-Drucker
G-Code
Rückblick

Übungen – Vertiefung
Abschlussprojekt

OpenSCAD Cheat Sheet
Häufige Fehler & Lösungen

Python

Einführung mit Turtle-Grafiken

Vorbemerkungen
Grundrechenarten
Erster Einsatz der Turtle
Weitere Funktionen der Turtle
Rückblick

Variablen und Kontrollstrukturen

Variablen mit der Turtle
Variablen ohne Turtle
Schleifen
Eingaben mit input
Schleifen mit while
Verschachtelte Schleifen
Verzweigungen
Rückblick
Challenge – Muster aus Wiederholung
Weitere Übungen

Logische Verknüpfungen
Boolesche Werte
Vorfahrtsregeln
Rückblick
Challenge – Bilder aus Bedingungen

Funktionen ohne Parameter
Funktionen mit Parametern
Funktionen mit Rückgabewert
Rückblick
Challenge – Kunst aus Funktionen

Einführung in Listen
for-in-Schleifen
Rückblick
Challenge – Kunst aus Listen

Next Level (Optional)

Farben mischen und kombinieren
Zufall und seed
Random Noise
Rückblick

Zahlenraten
Unsere kleine Stadt
Memory
Generative Galerie

Turtle-Dokumentation

Tabellenkalkulation

Daten, Zellen und Formeln

Zellen und Datentypen
Formeln und Funktionen
Mini-Projekt – Reiseetat
Rückblick

Formeln kopieren und Bezüge steuern

Relative und absolute Bezüge
Längere Formeln aufbauen und prüfen
Mini-Projekt – Preisvergleich
Rückblick

Mittelwerte berechnen und prüfen
Eine Formel für die ganze Tabelle

Daten mit Diagrammen erzählen

Diagramme erstellen
Diagramme beurteilen
Mini-Projekt – Klimavergleich
Mini-Projekt für Fortgeschrittene – Klimabericht Düsseldorf
Rückblick

Wachstum modellieren und simulieren

Wachstumsmodelle
Szenarien und Prognosen
Mini-Projekt – Blick in die Glaskugel
Rückblick

Entscheidungen mit WENN

Die WENN-Funktion
Bedingungen verknüpfen
Mini-Projekt – Reiseampel
Rückblick

Wie das Web funktioniert

Vom Klick zur Seite
Eine Webseite untersuchen
Rückblick

HTML: Inhalte auszeichnen

Das Grundgerüst
Text auszeichnen
Listen und Tabellen
Links und Bilder
Struktur und Bedeutung
Rückblick

Quelltexte analysieren

Der Baum hinter der Seite
Fehler finden und beurteilen
Rückblick

CSS einbinden
Selektoren und Kaskade
Farben, Schrift und eigene Werte
Das Boxmodell
Layout mit Flexbox und Grid
Für jeden Bildschirm gestalten
Rückblick

Recht und Verantwortung

Urheberrecht und Lizenzen
Impressum und Datenschutz
Chancen und Risiken
Rückblick

Oberstufe

Programmierung mit Java

Grundlagen der Programmierung mit Java

Das erste Programm
Rechnen
Die erste Grafik
Rückblick

Variablen und Datentypen

Variablen
Datentypen
Eingaben
Zeichenketten
Rückblick

Kontrollstrukturen

Verzweigungen
Logische Ausdrücke
Kopfgesteuerte Schleifen
Zählschleifen
Fußgesteuerte Schleifen
Verschachtelte Schleifen
Struktogramme
Rückblick

Methoden und Modularisierung

Eigene Methoden
Rückgabewerte
Modularisierung
Rückblick

Eindimensionale Felder
Felder durchlaufen
Felder verändern
Rückblick

Objektorientierung

Klassen und Objekte
Geheimnisprinzip
Assoziation
Vererbung
Eigene Sprites
Rückblick

Algorithmen, Suchen und Sortieren

Was ist ein Algorithmus?
Lineare Suche
Sortieren durch Auswählen
Bubblesort
Sortieren durch Einfügen
Wie schnell ist das?
Rückblick

Unsere kleine Stadt
Quiz
Eigenes Spiel

Erweiterungen der Programmierung mit Java

Check-in

Vertiefte Objektorientierung

Implementationsdiagramme
Klassenattribute und Konstanten
Generalisierung und Spezialisierung
Polymorphie
Abstrakte Klassen
Schnittstellen
Rückblick
Im Spiel: ein Typ für alle Objekte

Felder, Referenzen und Generik

Zweidimensionale Felder
Referenzen
Kellerstapel und Halde
Generische Klassen
Rückblick
Im Spiel: das Level als Gitter

Rekursion und Problemlösestrategien

Rekursion
Teilen und Herrschen
Backtracking
Rückblick
Im Spiel: kommt man da überhaupt hin?

Lineare Datenstrukturen

Stapel

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Implementierung

Warteschlange

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Implementierung

Liste

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Generische Klassen
Implementierung
Übungen

Rückblick
Im Spiel: Wellen, Weg zurück, Bestand

Nichtlineare Datenstrukturen

Beispiel: Entscheidungsbaum
Beispiel: Termbaum

Binärbaum

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Traversierung
Traversierungsalgorithmen

Binärer Suchbaum

Aufbau und Funktionsweise

AVL Baum

Aufbau und Funktionsweise

Rückblick
Im Spiel: der Gegner entscheidet sich

Suchen und Sortieren

Quicksort
Mergesort
Rückblick
Im Spiel: wer steht vorn?

Testen und Laufzeit

Systematisch testen
Laufzeit und Komplexität
Rückblick
Im Spiel: was man nicht testen kann

Nebenläufigkeit

Das Startgerüst
Grafiken und Klänge
Schlange: Meldungen der Reihe nach
Stapel: Kisten schieben und zurücknehmen
Liste: ein Inventar

Objektorientierte Modellierung

Struktogramme
Vererbungsbeziehung

Daten in Tabellen

Warum Datenbanken?
Aufbau einer relationalen Datenbank
Die Festivaldatenbank
Rückblick

Abfragen mit SQL

SELECT und FROM
Bedingungen mit WHERE
Sortieren und begrenzen
Rechnen in Abfragen
Rückblick

Mehrere Tabellen

Kreuzprodukt und Verbund
Viele-zu-viele-Beziehungen
Selbstverbund
Rückblick

Gruppieren und auswerten

Aggregatfunktionen
Gruppieren mit GROUP BY
Gruppen filtern mit HAVING
Unterabfragen
Wie eine Abfrage ausgewertet wird
Rückblick

Datenbanken modellieren

Entitätstypen und Attribute
Beziehungen und Kardinalitäten
Entity-Relationship-Diagramme
Vom Diagramm zum Schema
Modellierungen beurteilen
Rückblick

Funktionale Abhängigkeiten
Erste Normalform
Zweite Normalform
Dritte Normalform
Normalisierung beurteilen
Rückblick

Datenbanken erstellen

Tabellen anlegen
Integritätsbedingungen
Daten einfügen, ändern und löschen
Schema verändern und Sichten
Rückblick

Datenschutz und Datensicherheit

Grundprinzipien des Datenschutzes
Datensicherheit
Fallbeispiele beurteilen
Rückblick

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

Diskriminativ oder generativ
Arten des maschinellen Lernens
Anwendungsbeispiele
Rückblick

Überwachtes Lernen

Trainings- und Testdaten
Klassifizierung mit k-NN
Der Lernprozess
Rückblick

Unüberwachtes Lernen und Modellqualität

Clusterbildung mit k-Means
Bias und Datenqualität
Überanpassung und Unteranpassung
Präzision und Spezifität
Rückblick

Neuronale Netze

Neuronen und Schichten
Gewichte und Aktivierung
Forward Propagation
Die Grundidee der Backpropagation
Ein einfaches Netz
Rückblick

Text als Daten: Tokenisierung
Wahrscheinlichkeiten für Wörter
Ein Bigramm-Modell
Vom Bigramm zum LLM
Prompting
Rückblick

Chancen und Grenzen

Möglichkeiten und Grenzen
Datenschutz und KI
Gesellschaft und Ethik
Projekt
Rückblick

Projekte

Übersicht

Dashboardanalyse
Ereignisse
Ereignisse analysieren
Ereignisse erweitern

Das Bild als Gitter
Punktfilter
Farbe und Kanäle
Spiegeln und Drehen
Weichzeichnen
Kanten finden
Filter als Klassen
Dein eigener Filter

Verschlüsselter Messenger

Grundlagen

Klasse String
Abstrakte Klassen
Schnittstellen
Datentyp char

Einführung

Feature: Verschlüsselung

Caesar
Vigenère
Polybios
Abstrakte Klasse Cipher
Integration in den Messenger

Feature: Nachrichten

Eine neue Nachricht
Nachrichten durcheinander
Nachrichten in Listen verwalten

Feature: Kontakte

Kontakte verwalten
Pro-Kontakt-Verschlüsselung

Neue IDE

Intellij kennenlernen

Feature: Benachrichtungen

Benachrichtigung
Stapelbenachrichtigung

Dokumentation

Erste Dokumentation

🚀 Feature: GUI

Evolutionäre Algortihmen

Erkunden
Analysieren
Verstehen
Optimieren
Vergleichen

📃 Die Spielidee

Erste Modellierungen

🖊 Erste Modellierung von Klassen
📃 Der Game-Loop
🖊 Erste Modellierung des Game-Loops
📃 Zustandsdiagramme zur Modellierung von Spielobjekten
🖊 Zustandsdiagramm für Bugs

Erste Implementierung

Vorbereitung
Der Boden
Alles bewegt sich
Bugs lernt springen
Münzen sammeln
Ingo, der Stachelmann
Der Hintergrund

Euer Spiel

Ideen sammeln
Scrum

Hilfen für Epics

🥉 Startbildschirm
🥉 Pause
🥈 Lücken im Boden
🥈 Tag und Nacht
🥉 Schwieriger mit der Zeit
🥇 Ducken
🥈 Höchststand

Amsterdam Webseite

Intro
Grundlagen
Setup
Erste HTML-Datei
Erste Texte
Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte
Liste von Erlebnissen
Die Sehenswürdigkeiten von Amsterdam
Eine Navigation muss her
Eine Karte von Amsterdam
Die Geräusche der Stadt
Das Promo-Video
Pubquiz Amsterdam

Autorennen mit Scratch programmieren

Einleitung
Vorlage remixen
Das rote Auto steuern
Geschwindigkeit verändern
Hindernisse
Zeitmessen
Eigene Strecken

Fangspiel mit Scratch programmieren

Einleitung
Figuren und Hintergrund
Figur (Orange) programmieren
Das Fallen der Figur (Orange) programmieren
Die Figur (Orange) zurücksetzen
Figur (Korb) steuern
Kollision erkennen
Faule Orange
Punkte
Deine Ideen

Scratch for Java Donut IO

Komplett

Scratch for Java RPG

Intro
Setup
Konstruktoren
Steuerung
Animation
Erweiterte Steuerung
Virtuelle Kamera
Wände
NPCs
Magische Items
Statuseffekte
Wrap
Tiere
Sounds

Lesezeichen
Spieleecke

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📚
Glossar
🔑
Lösungen
Über
- Impressum
- Mitmachen

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Spieleentwicklung

Einstieg
Trainingscamp
Spieletest: Donut-Klicker
Spieletest: Labyrinth
Spieletest: Schießbude
Spieleentwicklung: Fangspiel
Game Center

Mittelstufe

Einführung in den 3D-Druck
Was ist CAD-Modellierung?
Dein erstes 3D-Modell
Mehr Formen entdecken
Formen kombinieren
Wie funktioniert das eigentlich?
Rückblick

Körper und Koordinaten

Das Koordinatensystem
3D-Körper – Vertiefung
Übungen – 3D-Körper
Rückblick

Transformationen

Einfache Transformationen
Kombination von Objekten
Komplexe Transformationen
Rückblick

Parameter und Wiederholung

Parameter
Parameter – Vertiefung
Schleifen
Eigene Module
Muster
Rückblick

Farben
Text
Bilder
Rückblick

Externe Bibliotheken
BOSL2: Abgerundete Formen
BOSL2: Objekte positionieren mit Ankern
BOSL2: diff() – Löcher und Aussparungen
BOSL2: skin() – Formen aus Profilen
Rückblick

Slicer-Software
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Haftung und Stützstrukturen
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FDM-Drucker
G-Code
Rückblick

Übungen – Vertiefung
Abschlussprojekt

OpenSCAD Cheat Sheet
Häufige Fehler & Lösungen

Python

Einführung mit Turtle-Grafiken

Vorbemerkungen
Grundrechenarten
Erster Einsatz der Turtle
Weitere Funktionen der Turtle
Rückblick

Variablen und Kontrollstrukturen

Variablen mit der Turtle
Variablen ohne Turtle
Schleifen
Eingaben mit input
Schleifen mit while
Verschachtelte Schleifen
Verzweigungen
Rückblick
Challenge – Muster aus Wiederholung
Weitere Übungen

Logische Verknüpfungen
Boolesche Werte
Vorfahrtsregeln
Rückblick
Challenge – Bilder aus Bedingungen

Funktionen ohne Parameter
Funktionen mit Parametern
Funktionen mit Rückgabewert
Rückblick
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Einführung in Listen
for-in-Schleifen
Rückblick
Challenge – Kunst aus Listen

Next Level (Optional)

Farben mischen und kombinieren
Zufall und seed
Random Noise
Rückblick

Zahlenraten
Unsere kleine Stadt
Memory
Generative Galerie

Turtle-Dokumentation

Tabellenkalkulation

Daten, Zellen und Formeln

Zellen und Datentypen
Formeln und Funktionen
Mini-Projekt – Reiseetat
Rückblick

Formeln kopieren und Bezüge steuern

Relative und absolute Bezüge
Längere Formeln aufbauen und prüfen
Mini-Projekt – Preisvergleich
Rückblick

Mittelwerte berechnen und prüfen
Eine Formel für die ganze Tabelle

Daten mit Diagrammen erzählen

Diagramme erstellen
Diagramme beurteilen
Mini-Projekt – Klimavergleich
Mini-Projekt für Fortgeschrittene – Klimabericht Düsseldorf
Rückblick

Wachstum modellieren und simulieren

Wachstumsmodelle
Szenarien und Prognosen
Mini-Projekt – Blick in die Glaskugel
Rückblick

Entscheidungen mit WENN

Die WENN-Funktion
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Mini-Projekt – Reiseampel
Rückblick

Wie das Web funktioniert

Vom Klick zur Seite
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Rückblick

HTML: Inhalte auszeichnen

Das Grundgerüst
Text auszeichnen
Listen und Tabellen
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Struktur und Bedeutung
Rückblick

Quelltexte analysieren

Der Baum hinter der Seite
Fehler finden und beurteilen
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CSS einbinden
Selektoren und Kaskade
Farben, Schrift und eigene Werte
Das Boxmodell
Layout mit Flexbox und Grid
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Recht und Verantwortung

Urheberrecht und Lizenzen
Impressum und Datenschutz
Chancen und Risiken
Rückblick

Oberstufe

Programmierung mit Java

Grundlagen der Programmierung mit Java

Das erste Programm
Rechnen
Die erste Grafik
Rückblick

Variablen und Datentypen

Variablen
Datentypen
Eingaben
Zeichenketten
Rückblick

Kontrollstrukturen

Verzweigungen
Logische Ausdrücke
Kopfgesteuerte Schleifen
Zählschleifen
Fußgesteuerte Schleifen
Verschachtelte Schleifen
Struktogramme
Rückblick

Methoden und Modularisierung

Eigene Methoden
Rückgabewerte
Modularisierung
Rückblick

Eindimensionale Felder
Felder durchlaufen
Felder verändern
Rückblick

Objektorientierung

Klassen und Objekte
Geheimnisprinzip
Assoziation
Vererbung
Eigene Sprites
Rückblick

Algorithmen, Suchen und Sortieren

Was ist ein Algorithmus?
Lineare Suche
Sortieren durch Auswählen
Bubblesort
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Wie schnell ist das?
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Quiz
Eigenes Spiel

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Check-in

Vertiefte Objektorientierung

Implementationsdiagramme
Klassenattribute und Konstanten
Generalisierung und Spezialisierung
Polymorphie
Abstrakte Klassen
Schnittstellen
Rückblick
Im Spiel: ein Typ für alle Objekte

Felder, Referenzen und Generik

Zweidimensionale Felder
Referenzen
Kellerstapel und Halde
Generische Klassen
Rückblick
Im Spiel: das Level als Gitter

Rekursion und Problemlösestrategien

Rekursion
Teilen und Herrschen
Backtracking
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Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Implementierung

Warteschlange

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
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Nichtlineare Datenstrukturen

Beispiel: Entscheidungsbaum
Beispiel: Termbaum

Binärbaum

Aufbau und Funktionsweise
Dokumentation
Traversierung
Traversierungsalgorithmen

Binärer Suchbaum

Aufbau und Funktionsweise

AVL Baum

Aufbau und Funktionsweise

Rückblick
Im Spiel: der Gegner entscheidet sich

Suchen und Sortieren

Quicksort
Mergesort
Rückblick
Im Spiel: wer steht vorn?

Testen und Laufzeit

Systematisch testen
Laufzeit und Komplexität
Rückblick
Im Spiel: was man nicht testen kann

Nebenläufigkeit

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Grafiken und Klänge
Schlange: Meldungen der Reihe nach
Stapel: Kisten schieben und zurücknehmen
Liste: ein Inventar

Objektorientierte Modellierung

Struktogramme
Vererbungsbeziehung

Daten in Tabellen

Warum Datenbanken?
Aufbau einer relationalen Datenbank
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Rückblick

Abfragen mit SQL

SELECT und FROM
Bedingungen mit WHERE
Sortieren und begrenzen
Rechnen in Abfragen
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Mehrere Tabellen

Kreuzprodukt und Verbund
Viele-zu-viele-Beziehungen
Selbstverbund
Rückblick

Gruppieren und auswerten

Aggregatfunktionen
Gruppieren mit GROUP BY
Gruppen filtern mit HAVING
Unterabfragen
Wie eine Abfrage ausgewertet wird
Rückblick

Datenbanken modellieren

Entitätstypen und Attribute
Beziehungen und Kardinalitäten
Entity-Relationship-Diagramme
Vom Diagramm zum Schema
Modellierungen beurteilen
Rückblick

Funktionale Abhängigkeiten
Erste Normalform
Zweite Normalform
Dritte Normalform
Normalisierung beurteilen
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Integritätsbedingungen
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Schema verändern und Sichten
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Grundprinzipien des Datenschutzes
Datensicherheit
Fallbeispiele beurteilen
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Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

Diskriminativ oder generativ
Arten des maschinellen Lernens
Anwendungsbeispiele
Rückblick

Überwachtes Lernen

Trainings- und Testdaten
Klassifizierung mit k-NN
Der Lernprozess
Rückblick

Unüberwachtes Lernen und Modellqualität

Clusterbildung mit k-Means
Bias und Datenqualität
Überanpassung und Unteranpassung
Präzision und Spezifität
Rückblick

Neuronale Netze

Neuronen und Schichten
Gewichte und Aktivierung
Forward Propagation
Die Grundidee der Backpropagation
Ein einfaches Netz
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Text als Daten: Tokenisierung
Wahrscheinlichkeiten für Wörter
Ein Bigramm-Modell
Vom Bigramm zum LLM
Prompting
Rückblick

Chancen und Grenzen

Möglichkeiten und Grenzen
Datenschutz und KI
Gesellschaft und Ethik
Projekt
Rückblick

Projekte

Übersicht

Dashboardanalyse
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Ereignisse analysieren
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Das Bild als Gitter
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Farbe und Kanäle
Spiegeln und Drehen
Weichzeichnen
Kanten finden
Filter als Klassen
Dein eigener Filter

Verschlüsselter Messenger

Grundlagen

Klasse String
Abstrakte Klassen
Schnittstellen
Datentyp char

Einführung

Feature: Verschlüsselung

Caesar
Vigenère
Polybios
Abstrakte Klasse Cipher
Integration in den Messenger

Feature: Nachrichten

Eine neue Nachricht
Nachrichten durcheinander
Nachrichten in Listen verwalten

Feature: Kontakte

Kontakte verwalten
Pro-Kontakt-Verschlüsselung

Neue IDE

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Feature: Benachrichtungen

Benachrichtigung
Stapelbenachrichtigung

Dokumentation

Erste Dokumentation

🚀 Feature: GUI

Evolutionäre Algortihmen

Erkunden
Analysieren
Verstehen
Optimieren
Vergleichen

📃 Die Spielidee

Erste Modellierungen

🖊 Erste Modellierung von Klassen
📃 Der Game-Loop
🖊 Erste Modellierung des Game-Loops
📃 Zustandsdiagramme zur Modellierung von Spielobjekten
🖊 Zustandsdiagramm für Bugs

Erste Implementierung

Vorbereitung
Der Boden
Alles bewegt sich
Bugs lernt springen
Münzen sammeln
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Der Hintergrund

Euer Spiel

Ideen sammeln
Scrum

Hilfen für Epics

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🥉 Pause
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🥈 Tag und Nacht
🥉 Schwieriger mit der Zeit
🥇 Ducken
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Intro
Grundlagen
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Hindernisse
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