1 Programmiersprachen 1.1 1

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1 1 Programmiersprachen 1.1 1

2 Meilensteine imperativer Programmiersprachen (teilweise objektorientiert) Fortran 1960 Cobol Algol 60 PL/I Algol W Simula 67 Algol Pascal C Smalltalk Modula 1980 Ada C++ Eiffel 1990 Java 2000 C#

3 1.1 Grundelemente imperativer Algorithmen Zur Erinnerung: Funktionales Programm = Funktionsdefinition f x... =..., Variable, formale Argumente i.a. abgestützt auf weitere g, h,... Programmausführung = Auswertung eines Ausdrucks f a... Werte (Ausdrücke), tatsächliche Arg

4 Imperatives Programm = Folge von Anweisungen A1; A2;... (imperare (lat.) = befehlen) Programmausführung = Ausführung der Anweisungen, bewirkt Effekte durch Änderung von Zuständen von Variablen (u.a.) Achtung! Anderer Variablenbegriff als bei der funktionalen Programmierung: Variable = Behälter, enthält einen Wert, der durch einen anderen Wert ersetzt werden kann 1.1 4

5 1.1.1 Klassischer Algorithmusbegriff abstrahiert von Rechner-Hardware und Programmiersprachen, ist imperativ! Algorithmus (algorithm) (nach Al-Khwarizmi, arab. Mathematiker, 9. Jhdt.) ist Verfahren zur Lösung einer Klasse gleichartiger Probleme, bestehend aus Einzelschritten, mit folgenden Eigenschaften: Jeder Einzelschritt ist für die ausführende Instanz unmittelbar verständlich und ausführbar. Das Verfahren ist endlich beschreibbar. [ Die Ausführung benötigt eine endliche Zeit ( terminiert ).] (kurz: ein allgemeines, eindeutiges, endliches Verfahren ) 1.1 5

6 genauer: sequentieller Algorithmus (sequential algorithm): bei der Ausführung striktes Nacheinander der Einzelschritte nichtsequentieller Algorithmus (concurrent algorithm): Ausführungsreihenfolge der Einzelschritte bleibt teilweise offen deterministischer Algorithmus (deterministic algorithm): bei der Ausführung ist der jeweils nächste Schritt und sein Effekt eindeutig festgelegt (ist stets sequentiell) nichtdeterministischer/stochastischer Algorithmus: sonst 1.1 6

7 Klassisches Beispiel: Euklidischer Algorithmus (nach Euklid, griech. Mathematiker, ******) zur Bestimmung des größten gemeinsamen Teilers zweier natürlicher Zahlen Aber z.b. auch: - Kochrezepte, - Strickmusteranleitungen, - u.ä. Natürlicher Bezug zur Funktionsweise von Rechnern, die schrittweise Maschinenbefehle (Instruktionen) ausführen

8 1.1.2 Einfache und zusammengesetzte Datentypen Programme operieren auf Daten. Ein Datenwert - kurz Wert (value) - hat einen bestimmten Datentyp - kurz Typ (type) - z.b. Zahl, Zeichenfolge,... Einfache Typen/Werte (simple, unstructured types/values): Wert ist unteilbar, kann allenfalls als Ganzes kopiert werden. Beispiele: Zahl, Zeichen. Zusammengesetzte Typen/Werte (composite, structured types/values): Wert ist aus mehreren, einzeln manipulierbaren Teilwerten zusammengesetzt, die wiederum einfach oder zusammengesetzt sein können: rekursives Bauprinzip, erlaubt beliebig komplexe Typen. Beispiele: Zahlenpaar, Zahlenmenge, Zeichenfolge

9 1.1.3 Einfache und zusammengesetzte Ausdrücke Zu den Elementen eines Programmtextes gehören u.a. Wertbezeichner (denotation, literal), z.b Variablenname (variable identifier/name), z.b. counter Konstantenname (constant identifier/name), z.b. PI... (weitere) Sammelbegriff für diese ist: Einfacher Ausdruck (simple expression) 1.1 9

10 Zusammengesetzter Ausdruck (composite expression) besteht aus Operator, z.b. +, Operanden, das sind einfache oder zusammengesetzte Ausdrücke, evtl. Klammern. Beispiele: arithmetischer Ausdruck: bedingter Zeichenausdruck: (x+y) sin(a) WENN klein DANN c SONST C Achtung: Auswertung eines Ausdrucks liefert einen Wert eines bestimmten Typs (oben Zahl bzw. Zeichen ). Auswertung kann zusätzlich Effekt(e) bewirken!

11 (Zentraler Begriff der imperativen Programmierung:) Variable (variable) (1) ist Behälter für einen Wert (2) ist benannt, (3) ist getypt; (4) der enthaltene Wert ist ersetzbar. ( Konstante (constant) desgl. ohne (4) ) Ersetzung des Werts einer Variablen durch einen neuen Wert heißt Zuweisung (oder Überschreiben ) Beispiel: SETZE x AUF pi (alter x-wert geht verloren)

12 1.1.4 Einfache und zusammengesetzte Anweisungen Anweisung (statement) - wird ausgeführt, - bewirkt einen Effekt - (liefert keinen Wert!) Einfache Anweisungen (simple/primitive statements): Zuweisung, Aufruf, Sprung,

13 Zusammengesetzte Anweisung besteht aus (composite statement, control structure) [Achtung schlechte Übersetzung: Kontrollstruktur ] Ausdrücken, einfachen oder zusammengesetzten Anweisungen, Beschreibung der Art der Zusammensetzung. (z.b. Fallunterscheidung, Wiederholung,...) Beispiel Fallunterscheidung: WENN a<0, DANN SETZE sign AUF -1, WENN a=0, DANN SETZE sign AUF 0, WENN a>0, DANN SETZE sign AUF