Grundlagen der Programmierung: Algorithmen und Sprachen

Was ist ein Algorithmus?

Ein Algorithmus ist eine präzise Abfolge von Schritten, die befolgt werden müssen, um eine bestimmte Tätigkeit durchzuführen oder ein Problem perfekt zu lösen. Die Programmierung ist ein Teilgebiet der Informatik, das es ermöglicht, eigene Programme zur Lösung verschiedener Probleme zu erstellen.

Programmiersprachen: Ein Überblick

Low-Level-Sprachen

Die wichtigsten Vertreter sind die Maschinensprache und Assembler:

• Maschinensprache: Die einzige Sprache, die der Computer direkt versteht. Sie nutzt binären Code (0 und 1). Sie war die erste verwendete Sprache, ist jedoch fehleranfällig und schwer zu merken.
• Assembler: Der erste Versuch, die Maschinensprache durch eine verständlichere Form zu ersetzen. Sie verwendet Abkürzungen (Mnemonics) für Befehle. Da der Computer diese nicht direkt versteht, ist ein Übersetzer (Assembler) erforderlich, um den Code in Maschinensprache umzuwandeln.

High-Level-Sprachen

Diese Sprachen wurden mit folgenden Zielen entwickelt:

• Unabhängigkeit: Programme sollen portabel sein und nicht von einer spezifischen Hardware abhängen.
• Lesbarkeit: Verwendung von Wörtern statt Symbolketten, was das Schreiben und Lesen erleichtert.
• Bibliotheken: Bereitstellung häufig genutzter Funktionen (Ein-/Ausgabe, mathematische Routinen).

High-Level-Sprachen benötigen einen Compiler oder Interpreter, um den Quellcode in Maschinensprache zu übersetzen.

Unterschiede zwischen Compiler und Interpreter

• Interpreter: Übersetzt und führt das Programm Zeile für Zeile aus.
• Compiler: Übersetzt das gesamte Programm in einem Schritt und erstellt eine ausführbare Datei (z. B. .exe).

Spezialisierte Sprachen

4-Generationen-Sprachen

Diese wurden entwickelt, um sehr spezifische Probleme intuitiv zu lösen, oft unter Verwendung von Pre-Compilern.

Objektorientierte Sprachen

Sie basieren auf strukturierter Programmierung, erweitern diese jedoch um Objekte oder grafische Controller.

Bekannte Programmiersprachen

• Fortran (1955): Die älteste Sprache, optimiert für wissenschaftlich-technische Berechnungen.
• COBOL: Spezialisiert auf betriebswirtschaftliche Anwendungen und die Verarbeitung großer Datenmengen.
• Basic: Eine einfache Sprache, die durch die Verbreitung von Mikrocomputern populär wurde.
• Pascal: Ideal für den Unterricht in strukturierter Programmierung.
• C: Entwickelt für die Erstellung von Betriebssystemen (ursprünglich für Unix).
• Java: Von Sun entwickelt, primär für Anwendungen im Internet oder Intranet.
• Delphi: Ein visuelles Tool von Borland, das auf Pascal basiert.

Phasen der Programmerstellung

1. Analyse des Problems: Eingehende Untersuchung der Aufgabenstellung.
2. Suche nach dem Algorithmus: Entwicklung des Lösungswegs mittels Flussdiagrammen oder Pseudocode.
3. Kodierung: Umsetzung des Algorithmus in der gewählten Programmiersprache (Erstellung des Quellcodes).
4. Testphase: Überprüfung des Programms auf Fehler und verschiedene Anwendungsszenarien.
5. Kompilierung: Übersetzung des Quellcodes in eine ausführbare Datei (Maschinensprache).
6. Betrieb und Wartung: Laufende Nutzung, Fehlerbehebung und Anpassung an neue Anforderungen.