Grundlagen der Programmierung: Strukturen und Konzepte

Elemente eines Programms

Jedes Element innerhalb der Struktur eines Programms, wie Konstanten, Variablen, Operatoren und Ausdrücke, wird als Deklaration oder Anweisung bezeichnet.

Definitionen

• Programm: Ein Satz von Befehlen, die Daten verarbeiten und als verständliche Ergebnisse ausgeben.
• Programmiersprache: Eine Reihe von Symbolen sowie syntaktischen und semantischen Regeln, welche die Struktur und Bedeutung der Elemente und Ausdrücke definieren.
• Anweisungen: Jeder Befehl eines Programms, der Konstanten, Variablen, Operatoren und Ausdrücke enthält, wird als Anweisung (oder Statement) bezeichnet.

Arten von Anweisungen

• Input / Output: Ermöglicht die Kommunikation zwischen Peripherie und Hauptspeicher.
• Zuweisungen: Ermöglichen das Zuweisen von Werten zu Variablen.
• Kontrollanweisungen: Erlauben es, den Ablauf eines Programms zu steuern. Sie verwenden bedingte Verzweigungen basierend auf Fragen mit nur zwei Antwortmöglichkeiten.
• Deklarationsanweisungen: Reservieren Speicherbereiche, um Daten für das Verfahren vorzuhalten.
• Prozeduren: Eine vom Programmierer definierte Form, bei der eine Reihe von Anweisungen zu einer Einheit zusammengefasst wird.

Arten von Programmstrukturen

1. Steuersequenzen: Zwei oder mehr Anweisungen werden nacheinander ausgeführt.
2. Selektion oder Auswahl: Ermöglicht die Ausführung der einen oder anderen Anweisung basierend auf einer Bedingung.
3. Iteration: Die Wiederholung einer oder mehrerer Anweisungen für eine bestimmte Anzahl von Malen.

Hilfsmittel in Schleifen

• Zähler: Eine Variable, deren Wert bei jedem Ereignis oder jeder Aktion um einen konstanten Betrag erhöht oder verringert wird. Wird oft zur Steuerung von Schleifen bei internen Ereignissen verwendet.
• Akkumulator: Eine Variable, die eine Reihe von Werten aufsummiert, um die Summe aller Werte in einer einzigen Variablen zu speichern.

Zyklen und Schleifen

Ein Zyklus oder eine Schleife ist eine Reihe von Anweisungen, die eine endliche Anzahl von Malen wiederholt wird. Eine Bedingung bestimmt, wann die Schleife endet. Schleifen können ineinander verschachtelt sein oder auf derselben Ebene nebeneinander stehen, dürfen sich aber niemals überschneiden.

Strukturierte Programmierung

Die strukturierte Programmierung ist eine Methode, Computerprogramme klar und übersichtlich zu schreiben. Sie nutzt drei Grundstrukturen: sequenziell, selektiv und iterativ. Sie vermeidet unnötige Sprunganweisungen (GOTO) und unbedingte Überweisungsaufträge.

Vorteile der strukturierten Programmierung

1. Programme sind einfacher zu verstehen, da sie sequenziell gelesen werden können, ohne den Überblick durch Sprungbefehle im Code zu verlieren.
2. Die Programmlogik ist klarer, da Anweisungen logisch miteinander verbunden sind.
3. Reduzierter Testaufwand: Fehler werden in der klaren Struktur leichter erkannt und korrigiert.
4. Verringerung der Kosten für die Wartung der Programme.
5. Programme sind schneller und einfacher zu optimieren.
6. Code-Blöcke sind selbsterklärend und dienen der Dokumentation.
7. Einfacherer Aufbau durch grundlegende Anweisungen. Obwohl deren direkte Verwendung nicht verboten ist, sind sie ausdrücklich in Auswahl- oder Iterationsanweisungen enthalten.

Modulare Programmierung

Die modulare Programmierung ist ein Paradigma der Programmierung, welches die Aufteilung eines Programms in Module oder Applets vorsieht, um es lesbarer und verwaltbarer zu machen.

Eigenschaften von Modulen

• Modul: Ein Modul ist ein funktionaler Teil eines Computerprogramms.
• Größe: Erleichtert die Übersicht und die Änderung potenzieller Auswirkungen innerhalb des Programms.
• Unabhängigkeit: Je unabhängiger die Module voneinander sind, desto leichter lässt sich mit ihnen arbeiten und Fehler isolieren.