Informationsverarbeitung im Bauwesen

Transkript

1 5 5 Markus Uhlmann Basierend auf Folien von A. Brugger 1

2 Zusammenfassung der 4. Vorlesung Struktur von VBA Programmen Objekte in VBA Einsatz von Modulen Deklaration von Variablen/Konstanten Arbeiten mit Prozeduren und Funktionen 2

3 Inhalt / Planung der Vorlesung 1. Informationsdarstellung & -verarbeitung Grundlagen 2. Betriebssysteme, Programmiersprachen * 3. Einführung in Excel/VBA VBA 4. Struktur von (VBA) Programmen * 5. Logische Elemente I * 6. Logische Elemente II * 7. Beispielprogramm (Dynamik starrer Körper) * 8. Datentypen, Eingabe/Ausgabe * 9. Datenfelder * 10. Benutzerdefinierte Datentypen * 11. Objektorientierte Programmiertechniken I * 12. Objektorientierte Programmiertechniken II * 13. Matlab I Matlab 14. Matlab II * 3

4 Inhalt der heutigen Vorlesung Kontrollstrukturen Schleifen, (Entscheidungen) Fehlerbehandlung und Planung von Programmen Softwarefehler Fehlertypen Debugging Auffangen von Benutzerfehlern Softwareengineering Entwicklung von Softwareprojekten Programmablaufpläne, Struktogramme 4

5 Kontrollstrukturen (1) Schleifen VBA bietet verschiedene Arten von Schleifen eine Variante: for next Syntax: for <Zähler> = <Wert1> to <Wert2> <Anweisungen> next <Zähler> 5

6 Beispiel: Bestimmung von π (Quelltext) 6

7 Computerprogramme & Fehler Fehler = Ergebnis entspricht nicht dem Gewünschten : Syntaxfehler Programmiersprache verletzt (z.b. Tippfehler) Semantikfehler Logische Fehler (Denkfehler des Programmierers) Anwenderfehler Fehlerhafte Bedienung des Programms 7

8 Syntaxfehler Nicht erkannte Schlüsselwörter werden von VBE angezeigt Sub Berechnung()... Ent Sub Auf Tippfehler bei Variablen wird hingewiesen, falls diese explizit vereinbart wurden: Syntaxfehler werden vom Interpreter erkannt! 8

9 Semantikfehler Semantikfehler zeigen sich erst im Programmablauf Hilfsmittel: Debugger = schrittweises Ausführen Debuggersteuerung Überwachung von Variablen (watch points) Unterbrechungen (break points) 9

10 Ethymologie Debugging Der erste Bug, gefunden 1945 (Mark II, Harvard) Quelle: Wikipedia 10

11 Historische Softwarefehler Therac-25 Strahlentherapiesystem (1987) Strahlungsüberdosis aufgrund verschiedener Bugs NASA Sonde Mars Climate Orbiter (1999) Verschiedene Prozeduren arbeiten in unterschiedlichen physikalischen Einheiten (Meter / feet), ohne Umrechnung Stromausfall in Nordamerika (2003)... General Electric Monitorsoftware ( race condition ) 11

12 Häufig auftretende Fehler Division durch Null Unendliche Schleife Arithmetischer Überlauf Nicht-initialisierte Variable Überschreiten der Dimension eines Feldes off-by-one Fehler memory leak Fehler 12

13 VBA-Debuggen Beispiel zur Werteübergabe 13

14 Anwenderfehler Beispiel: Fehlerhafte Eingabe Korrekte Programmausführung nicht möglich Abfangen der Fehler durch zusätzliche Überprüfung Überprüfung kann erfolgen: manuell (Programmierer implementiert Code zum Testen der Eingabe) interner VBA Mechanismus 14

15 Fehlerbehandlung durch VBA Fehler während der Laufzeit können mit der Anweisung on error abgefangen werden Syntax: on error <Fehleranweisung> <Fehleranweisung> Goto <Zeilenmarke> Sprung zu einer markierten Zeile Resume Next Fortsetzung nach fehlerhafter Anweisung on error Anweisung ist aktiviert bis Ende der aktuellen Prozedur, oder erneute on error Anweisung 15

16 Beispiel zu on error (Quelltext) 16

17 Bemerkungen zum Beispiel on error Zeilenmarke input_i: Zeichenkombination, endet mit : steht am Anfang einer Zeile ermöglicht Verweise (goto, on error) goto Anweisung erlaubt Sprünge im Programmablauf sollte vorsichtig dosiert werden! (Übersichtlichkeit) exit sub Anweisung erzwingt Rückkehr aus Prozedur 17

18 (Software Engineering) Systematische Herstellung & Anwendung von Software Rationalisierung / Produktivitätssteigerung Qualitätssicherung/ Qualitätserhöhung Nutzung von Entwicklungswerkzeugen Schwierigkeiten: Programme sind selten fehlerfrei kontinuierliche Evolution / Modifikation kreativer Prozess industrielle Standardisierung Steigende Softwarekosten im Vergleich zu Hardware (jetzt vermehrt: open-source Modell) 18

19 Qualitätsanforderungen an Software Fehlerfreiheit Vollständigkeit Effizienz Bedienungskomfort Portabilität Adaptierbarkeit / Wartungsfreundlichkeit Lesbarkeit / Dokumentation des Quellcodes Strukturierung / Hierarchisierung Modularisierung 19

20 Lebenszyklus einer Software Problemanalyse Programmentwurf Implementierung Validierung Installation Nutzung iterativer Prozess! 20

21 Kostenverteilung bei der Programmentwicklung Herstellungskosten Kosten Fehlerbeseitigung Fehlerquellen Problemanalyse 30% 40% Entwurf 30% 60% Implementierung 20% 20% 40% Testen 15% Installation 5% 40% Entdeckung von Fehlern 40% Nutzung >200% 60% 21

22 Instrumente zur Programmablaufplanung Programmablaufplan (PAP), Flussdiagramm (engl. flowchart) oder auch Programmstrukturplan ~1966 Struktogramm Nassi-Shneiderman-Diagramm ~1972 Unified Modelling Language (UML) ~ Entwickelt für linearen Programmfluss Für objektorientierte Programmierung 22

23 Programmablaufplan (PAP) Ablaufdiagramm, das die Operation anhand von Sinnbildern in Zusammenhang setzt DIN Ersetzt nicht die verbale Funktionsbeschreibung des Programms (Dokumentation) 23

24 PAP-Symbole Symbol Bedeutung Eingabe / Ausgabe Operation (z.b. arithmetisch) Unterprogramm Modifikation (Initialisierung) Verzweigung Grenzstelle (Start/Stop) Verbindung 24

25 PAP Beispiel Telefonieren 25

26 Struktogramme DIN Sinnbilder für Struktogramme nach Nassi / Shneiderman Beispiel: 26

27 Struktogrammblöcke Elementare Strukturen Folge 1. Strukturblock 2. Strukturblock Auswahl Wiederholung Ja Bedingung? Nein Anweisung 1 Anweisung 2 Wiederhole bis/solange die Bedingung erfüllt ist Anweisung 1 Anweisung 2 27

28 Beispiel Notengebung Sub Bewertung() bestimmt eine Bewertung aus einer numerischen Note Dim note as Single, bw as String note=inputbox( Notenwert=? ) Select Case note Case 1, 1.3 bw = "sehr gut" Case 1.7, 2, 2.3 bw = "gut" Case 2.7, 3, 3.3 bw = "befriedigend" Case 3.7, 4 bw = "ausreichend" Case 5 bw = "nicht bestanden" Case Else bw = "unzulaessig" End Select MsgBox Bewertung: & bw End Sub (Quelltext) 28