11. Programmentwicklung: Analyse
Descartes (1596-1650)
„Regeln zur Leitung des
Geistes" (1628):
Hohe Relevanz der
Analysephase
Aufteilung in Teil- und
Unterprobleme
Hierarchischer
Erkenntnisprozess
Analyse der Analyse
i.e. Sicherung der Analyse
12. Programmentwicklung: Algorithmus
Spezifikation: Problembeschreibung – im Gegensatz
zum Algorithmus, der die Lösung des Problems angibt
Algorithmus: Anleitung oder Vorschrift, wie sich ein
Problem lösen lässt
Algorithmus
Arbeitsdefinition
: Eindeutige
Beschreibung eines endlichen Verfahrens zur Lösung
einer bestimmten Klasse von Problemen
Algorithmus im Labyrinthbeispiel: Verfahren, um aus
dem dunklen Labyrinth zu gelangen
15. Entwerfen Sie einen Algorithmus, der Sie aus jedem Labyrinth (mit Ausgang) führt
16. Terminierung von Algorithmen:
Wir verlangen (zumeist) von
Algorithmen, dass sie terminieren,
d.h. dass sie in endlicher Zeit (und
möglichst schnell Performance)
ihre Arbeit erledigt haben
Entwerfen Sie einen Algorithmus, der Sie aus jedem Labyrinth (mit Ausgang) führt
17. Programmentwicklung: Entwurfsphase III
Pledge-Algorithmus:
Prämisse: Wir gehen davon aus, dass alle Ecken rechtwinklig
sind
Somit kommen nur Rechtsdrehungen und Linksdrehungen um
jeweils 90 Grad vor
Wir verwalten unterwegs einen Umdrehungszähler, der:
bei jeder Linksdrehung um eins erhöht und
bei jeder Rechtsdrehung um eins verringert wird (auch bei der
ersten Rechtsdrehung, die nach dem Auftreffen auf eine Wand
ausgeführt wird).
Zu Beginn wird dieser Umdrehungszähler auf null gesetzt
Anschließend werden die beiden Anweisungen
geradeaus, bis Wand erreicht
Folge der Wand, bis Umdrehungszähler = 0
solange wiederholt, bis wir ins Freie gelangen
18. Pseudocode
Pseudocode Pledge-Algorithmus:
Setze Umdrehungszähler auf 0;
Wiederhole
Wiederhole
Gehe geradeaus;
Solange Wand erreicht;
Drehe nach rechts;
Wiederhole
Folge dem Hindernis;
Solange Umdrehungszähler=0;
Solange ins Helle gelangt;
Der Entwurf ist unabhängig von der Programmiersprache!
23. Programmiersprachen: Klassifizierung
Maschinennahe Programmiersprache: Assembler
Beispiel: „Hello World“ :
DATA SEGMENT
Meldung db "Hello World"
db "$"
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA
Anfang:
mov ax, DATA
mov ds, ax
mov dx, offset Meldung
laden
mov ah, 09h
21h auswählen
int 21h
mov ax, 4C00h
int 21h
CODE ENDS
END Anfang
Vgl.: http://de.wikipedia.org/wiki/Assemblersprache
;;;;;;;;;
;-
Beginn des Datensegments
Die Zeichenkette "Hello World"
Endzeichen der Zeichenkette
Ende des Datensegment
Beginn des Codesegements
Dem Assembler die Segmente mitteilen
Label für den Anfang des Programms
das Daten...
...segment festlegen
den Text in das auf DS bezogene Datenregister
;- Die Unterfunktion 9 des Betriebssysteminterrupts
;- den Betriebssysteminterrupt 21h (hier erfolgt
Ausgabe des Texts) aufrufen
;- Die Unterfunktion 4Ch (Programmbeendigung) des
Betriebssysteminterrupts 21h festlegen
;- diesen Befehl wiederum ausführen
;- Ende des Codesegments
;- dem Assembler das Ende des Labels Anfang mitteilen
24. Programmiersprachen
Anweisungen, die wir dem Computer geben, werden als Text
formuliert, z.B.:
In Python:
print "Hello World!"
In PHP:
print "Hello World!";
In JavaScript:
document.write("Hello World!");
In C++:
cout << "Hello World";
25. Programmiersprachen
Programmtext ist formuliert nach festen Regeln:
Beispiel C++:
cout << "Hello World";
Die Regeln (Grammatik) der Programmiersprache
C++ schreiben vor, dass der Ausdruck
cout << "Hello World"
mit einem Semikolon abgeschlossen werden
muss
36. Programmierparadigmen: Prozedurale Programmierung
Prozedurale Programmierung: Aufteilung von
Programmen in Teilprogramme bzw. -Aufgaben:
Prozeduren [C, Pascal]
Objektorientierte Programmierung [C++, Java]
Zentrales Konzept: Objekt
Objekt
Verfügt über einen bestimmten Zustand
Reagiert mit einem definierten Verhalten auf
Anforderungen / seine Umgebung
Besitzt eine Identität, die es von anderen Objekten
unterscheidet
Kann mit anderen Objekten verbunden sein
38. Kapselung, Information Hiding, Geheimnisprinzip
Abb.: Balzert, Heide: Lehrbuch der Objektmodellierung. Heidelberg, 2005.
39. Zentrales Konzept I: Klassen
Gleichartige Objekte (Objekte mit denselben
Operationen und gleichen Attributen) gehören zur
gleichen Klasse.
Abstrakt vs. konkret: Jedes Objekt ist Exemplar bzw.
Instanz einer Klasse
Klasse: Definiert für eine Sammlung von Objekten
deren
Struktur (Attribute)
Verhalten (Operationen)
Beziehungen
Verfügt über Mechanismen, um neue Objekte zu erzeugen
(Object Factory)
40. Klassen in C++ Kapselung / Information Hiding
class EineKlasse
{
public:
// öffentlicher Teil
EineKlasse()
// Konstruktor
{
klassenVariable=23;
}
~EineKlasse();
// Destruktor
int gebeVariablezurueck(void)
{
return klassenVariable;
}
private:
int klassenVariable;
};
// privater Teil
// private Variable
42. Zentrales Konzept II: Vererbung
Eine Klasse kann Elemente (Variablen, Konstanten, Funktionen) von
anderen Klassen erben
Beispiel C++:
class Person
{
string name;
//...
};
class Mitarbeiter : Person
{
long sozialversicherungsNr;
//...
};
43. Martial Arts Fighter
attribute 1: name
attribute 2: gender
attribute 2: two legs
attribute 3: two arms
behaviour 1: printName()
behaviour 2: walk()
behaviour 3: bong_sau()
behaviour 4: tan_sau()
44. Objektorientierte Programmiersprache: C++
C++:
Ermöglicht maschinennahe Programmierung (Stichw.
„Zeiger“), als auch abstrakte Programmierung (i.e.
Objektorientierung)
Kompilierung über g++ Compiler, Microsoft Visual C++
Compiler, etc.
45. Objektorientierte Programmiersprachen: Java
Java
Besonderheit: Java-Programme werden in Bytecode übersetzt,
anschließend in einer Java-Laufzeitumgebung ausgeführt
Virtuelle Maschine (VM)
Vorteil: Plattformunabhängigkeit: Java-Programme laufen
(zumeist) ohne weitere Anpassungen auf unterschiedlichen
Computer- und Betriebssystemen, für die eine Java-VM
existiert
48. Test-driven development
“Write the simplest code that could possibly
make the test pass
Refactor the code to eliminate all possible
duplications and code smells”
(vgl.: Francesco Carucci (Crytek): http://www.slideshare.net/fcarucci/aaa-automated-testing)