Grundlagen der Programmierung: Konzepte, Paradigmen und Algorithmen

Grundlagen der Informatik und Programmierung

Logik und Schlussfolgerung

Die Logik ist eine formale Wissenschaft, die die gültigen Formen des Schlussfolgerns untersucht. Sie ist die Erforschung von Methoden und Grundsätzen, die verwendet werden, um richtiges von falschem Denken zu unterscheiden.

Programmierparadigmen

Ein Programmierparadigma ist eine Philosophie, die bestimmte Konzepte für die Softwareentwicklung vorgibt. Kein Paradigma ist dem anderen überlegen; jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile.

Imperative Programmierung

Die imperative Programmierung ist eine Reihe von Anweisungen, die dem Computer genau vorgeben, wie eine Aufgabe zu erledigen ist.

Modulare Programmierung

Bei der modularen Programmierung wird ein Programm in kleinere, eigenständige Module oder Applets aufgeteilt, um die Lesbarkeit und Wartbarkeit zu verbessern.

Deklarative Programmierung

Die deklarative Programmierung konzentriert sich auf die Entwicklung von Programmen, indem eine Reihe von Begriffen, Sätzen, Behauptungen, Constraints, Gleichungen oder Transformationen angegeben werden, die das Problem detailliert beschreiben, anstatt den Lösungsweg vorzugeben.

Programmierwerkzeuge

Programmierwerkzeuge sind Programme, Routinen, Dienstprogramme und Systeme, die die Interaktion mit der Hardware des Computers ermöglichen und die Entwicklung sowie Ausführung von Software unterstützen, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen.

Algorithmen: Definition und Typen

Ein Algorithmus ist eine organisierte Reihe von Schritten, die den Prozess zur Lösung eines bestimmten Problems beschreiben.

Qualitative Algorithmen

Qualitative Algorithmen beschreiben die Schritte in Worten.

Quantitative Algorithmen

Quantitative Algorithmen verwenden numerische Berechnungen, um die Prozessschritte zu definieren.

Pseudocode: Vorteile und Anwendung

Pseudocode ist eine informelle, hochrangige Beschreibung eines Algorithmus, die die Struktur einer Programmiersprache verwendet, aber ohne deren strenge Syntax. Vorteile: Er benötigt weniger Speicherplatz auf einem Blatt Papier und kann komplexe, repetitive Tätigkeiten einfach darstellen.

Grundlegende Programmierkonzepte

Konstanten und Variablen

Konstante

Eine Konstante ist ein numerischer oder alphanumerischer Datenwert, der sich während der Ausführung eines Programms nicht ändert.

Variable

Eine Variable ist ein benannter Speicherbereich im Arbeitsspeicher des Computers, der zur temporären Speicherung von Daten dient. Der Inhalt einer Variablen kann sich während der Ausführung eines Programms ändern.

Ausdrücke (Expressions)

Ausdrücke sind Kombinationen aus Konstanten, Variablen, Operatoren, Klammern und Namen von speziellen Funktionen. Sie werden in arithmetische, relationale und logische Ausdrücke unterteilt.

Spezielle Variablen und Konzepte

Zähler (Counter)

Ein Zähler wird verwendet, um die Anzahl der Fälle zu verfolgen, in denen eine Operation durchgeführt oder eine Bedingung erfüllt wird.

Akkumulator (Accumulator)

Ein Akkumulator ist eine Variable, die dazu dient, die Gesamtsumme einer Reihe von Werten zu bilden, die gelesen oder schrittweise berechnet wurden.

Flag (Kennzeichen)

Ein Flag (oder Kennzeichen) bezieht sich auf ein oder mehrere Bits, die verwendet werden, um einen binärcodierten Wert oder eine zugewiesene Bedeutung zu speichern.

Algorithmus-Validierung und -Strukturen

Schreibtischtest (Dry Run)

Ein Schreibtischtest (oder Dry Run) ist eine manuelle Überprüfung eines Algorithmus, um dessen korrekte Funktionsweise zu überprüfen.

Sequentielle Struktur

Eine sequentielle Struktur ist eine Programmstruktur, in der Anweisungen nacheinander in der Reihenfolge ihrer Definition ausgeführt werden.

Zuweisung und Deklaration

Zuweisung (Assignment)

Die Zuweisung ist der Prozess der Übertragung von Werten oder Ergebnissen an einen Speicherbereich, der durch den Namen der Variablen identifiziert wird, die den Wert empfängt.

Hinweis: Der ursprüngliche Text enthielt den unklaren Satz „Sortieren: einfacher Zähler, der Akku und Arbeit.“, der möglicherweise auf die Verwendung grundlegender Konzepte wie Zähler und Akkumulatoren in Sortieralgorithmen hinweisen sollte.

Deklaration von Variablen und Konstanten

Die Deklaration von Variablen und Konstanten ist ein Prozess, der zu Beginn eines Algorithmus erfolgt. Dabei wird eine Liste aller verwendeten Variablen und Konstanten erstellt, wobei neben dem Namen auch der Datentyp der jeweiligen Variable oder Konstante angegeben werden sollte.