Computer und Programmierung

Transkript

1 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-1/60 Teil II Computer und Programmierung

2 Inhalt Kurze Historie Von-Neumann-Architektur Algorithmus Programmiersprachen Betriebssysteme Hamster-Simulator Am Beispiel Hamster-Befehle Variablen Bedingte Anweisung Schleifen Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-2/60

3 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-3/60 Einführung in die Informatik Historie Vorläufer der Computer Rechenhilfen Mechanische Rechenhilfen wie Abakus und Rechenschieber unterstützen Menschen bei den Grundrechenarten. Rechenmaschinen Mechanische Rechenmaschinen sind vergleichbar in Funktion mit heutigen Taschenrechnern. Ein Benutzer gibt eine Anzahl Zahlen sowie die gewünschte Rechenoperation ein, und die Maschine liefert das Ergebnis.

4 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-4/60 Einführung in die Informatik Rechenmaschinen und Taschenrechner bestehen aus einer Einheit zur Eingabe von Zahlen und Operationen sowie einer Einheit zur Ausgabe des Ergebnisses Eingabe meist über Tasten Ausgabe meist über ein LCD-Display Der Anwender eines Taschenrechners ist auf die Funktionen beschränkt, die die Eingabeeinheit zur Verfügung stellt Diese Einheit ist in aller Regel nicht erweiterbar oder änderbar

5 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-5/60 Einführung in die Informatik Programmierbare Rechenmaschinen Der Begriff programmierbar bedeutet, dass die Funktion einer Maschine nicht beim Bau festgelegt wird Der Anwender eines programmierbaren Systems entwickelt ein Programm, welches aus kleineren Anweisungen besteht Die Kombination dieser Anweisungen bestimmt die Funktionsweise der Maschine

6 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-6/60 Einführung in die Informatik Entwicklung der Computer 1837 Analytical Engine von Charles Babbage Konzept einer programmierbaren Rechenmaschine (nicht gebaut) Konzept der Programmierung, erste Prorammiererin: Ada Lovelace 1890 Zählmaschine von Herman Hollerith - Volkszählung USA 1936 Theoretisches Rechnermodell von Alan Turing (Turingmaschine) 1941 Konrad Zuse Z3 erster Rechner mit Befehls und Datenspeicher 1945 John von Neumann - Konzept eines frei programmierbaren Computers

7 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-7/60 Einführung in die Informatik Von-Neumann-Architektur Die Architektur beschreibt ein Konzept für einen universellen Rechner. Ein Von-Neumann-Rechner realisiert alle Konzepte einer Turingmaschine. Die wesentlichen Bestandteile sind: Recheneinheit (Arithmetic Logic Unit, ALU ) Steuerwerk oder Leitwerk (Control Unit) Speicherwerk (Memory) Eingabe- bzw. Ausgabewerk (I/O Unit) Ein System, welches die Komponenten verbindet (Bus)

8 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-8/60 Einführung in die Informatik Von-Neumann-Architektur

9 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-9/60 Einführung in die Informatik Was also kennzeichnet einen Computer / die Von- Neumann-Architektur?

10 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-10/60 Einführung in die Informatik Was also kennzeichnet einen Computer / die Von- Neumann-Architektur? Befehle und Daten liegen gemeinsam im Speicher Der Speicher ist eingeteilt in kleine Einheiten (Wörter) Jedes Speicherwort hat eine eindeutige Adresse (Man kann sich den Speicher als fortlaufend durchnummeriertes Band vorstellen) Ein Befehlszähler enthält die Adresse des Befehls, der als nächstes ausgeführt werden soll Befehle werden in Zyklen abgehandelt

11 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-11/60 Einführung in die Informatik Von-Neumann-Architektur Folgender Ablauf wird kontinuierlich wiederholt: Der Inhalt des Speicherwortes, auf das der Befehlszähler zeigt, wird in das Steuerwerk geladen Das Steuerwerk dekodiert den Befehl und führt ihn aus Nach Abarbeitung des Befehls wird der Befehlszähler um 1 erhöht Anschließend wird wieder von vorne begonnen Es gibt weiterhin: Sprung-Befehle, die den Befehlszähler auf einen bestimmten Wert setzen Verzweigungs-Befehle, die aufgrund einer Abhängigkeit einen Sprung ausführen oder auch nicht

12 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-12/60 Einführung in die Informatik Beispiel einer Addition zweier Zahlen: Zwei Werte, Welche sich bereits im Speicher befinden, sollen addiert werden. Das Ergebnis soll in den Speicher zurück geschrieben werden: 1. Laden des ersten Wertes in ein Register der ALU 2. Laden des zweiten Wertes in ein anderes Register 3. Die ALU anweisen, die beiden Register zu addieren 4. Den Inhalt des Ergebnisregisters in den Speicher schreiben Befinden sich die beiden Werte nicht bereits im Speicher, so können sie beispielsweise über die I/O Unit von der Tastatur eingelesen werden.

13 Einführung in die Informatik Der moderne Computer Ein heutiger PC besteht im Grunde noch aus den gleichen Komponenten wie ein Von-Neumann-Rechner: Speicher I/O Unit RAM + Cache Anschlüsse für Festplatten, USB, Firewire, interne Erweiterungskarten Steuerwerk und ALU Sind in der CPU (Central Processing Unit) vereint Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-13/60

14 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-14/60 Einführung in die Informatik Jede CPU verfügt über eine Reihe von Befehlen, die sie ausführen kann. Zum Beispiel: Kopieren von Daten vom Speicher in Register und umgekehrt Ausführen von arithmetischen Operationen Absolute und relative Sprünge Verzweigungen Vergleich von Registern auf Gleichheit Größer / Kleiner enthält ein Register den Wert 0

15 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-15/60 Algorithmus Algorithmus im Kontext Informatik

16 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-16/60 Algorithmus Ein Algorithmus bezeichnet eine Arbeitsanleitung für einen Computer Dieser ist noch völlig losgelöst von der tatsächlichen Umsetzung, der Implementierung Algorithmen können auf vielfältige Arten formuliert werden: Pseudocode Programmablaufpläne Struktogramme Textform Quellcode Algorithmen besitzen darüber hinaus verschiedene Eigenschaften

17 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-17/60 Algorithmus Beispiel Kochrezept Bei Algorithmen und Kochrezepten ist die Einhaltung der Reihenfolge wichtig: (1) Brötchen einweichen; (2) Zwiebeln feinhacken; (3) aus Mett, gemischtem Hack, Eiern, den Zwiebeln und den Brötchen eine Masse zubereiten; (4) mit Salz und Pfeffer würzen;

18 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-18/60 Algorithmus sequentiell Bei Algorithmen und Kochrezepten ist die Einhaltung der Reihenfolge wichtig: (1) Brötchen einweichen; (2) Zwiebeln feinhacken; (3) aus Mett, gemischtem Hack, Eiern, den Zwiebeln und den Brötchen eine Masse zubereiten; (4) mit Salz und Pfeffer würzen; Merke: Die Anweisungen werden sequentiell von oben nach unten abgearbeitet. Keine Anweisung wird ausgelassen.

19 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-19/60 Algorithmus - Bedingungen Gewisse Anweisungen werden nur ausgeführt, wenn eine bestimmte Bedingung gegeben ist: (1) Ein Spieler aus Mannschaft A wird von einem Mitspieler aus Mannschaft B gefoult; (2) Wenn das Foul im Strafraum passiert: dann: pfeife Strafstoß ansonsten: pfeife Freistoß

20 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-20/60 Algorithmus - Bedingungen Gewisse Anweisungen werden nur ausgeführt, wenn eine bestimmte Bedingung gegeben ist: (1) Ein Spieler aus Mannschaft A wird von einem Mitspieler aus Mannschaft B gefoult; (2) Wenn das Foul im Strafraum passiert: dann: pfeife Strafstoß ansonsten: pfeife Freistoß Merke: Anweisungen können auch bedingt ausgeführt werden.

21 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-21/60 Algorithmus - Wiederholungen Neben Verzweigungen gibt es noch Ereignisse, die eine Wiederholung ( Schleifen ) von Anweisungen nach sich ziehen: (1) Solange ein Spieler eine 6 würfelt, darf er erneut würfeln

22 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-22/60 Algorithmus - Wiederholungen Neben Verzweigungen gibt es noch Ereignisse, die eine Wiederholung ( Schleifen ) von Anweisungen nach sich ziehen: (1) Solange ein Spieler eine 6 würfelt, darf er erneut würfeln Anzahl von Schritten in Abhängigkeit der gewürfelten Zahl (1) Wiederhole mit der gewürfelten Zahl: Gehe 1 Schritt vor

23 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-23/60 Algorithmus - Wiederholungen Neben Verzweigungen gibt es noch Ereignisse, die eine Wiederholung ( Schleifen ) von Anweisungen nach sich ziehen: (1) Solange ein Spieler eine 6 würfelt, darf er erneut würfeln Anzahl von Schritten in Abhängigkeit der gewürfelten Zahl (1) Wiederhole mit der gewürfelten Zahl: Gehe 1 Schritt vor Merke: Anweisungen können durch Schleifen wiederholt werden.

24 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-24/60 Algorithmus Als richtiger Algorithmus wird eine Sammlung von Anweisungen bezeichnet, die so exakt definiert ist, dass ein Computer sie ausführen kann. Welche Vorteile haben Computer gegenüber Menschen?

25 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-25/60 Algorithmus Als richtiger Algorithmus wird eine Sammlung von Anweisungen bezeichnet, die so exakt definiert ist, dass ein Computer sie ausführen kann. Welche Vorteile haben Computer gegenüber Menschen? Zuverlässigkeit: Computer machen keine Flüchtigkeitsfehler, und sie ermüden nie Geschwindigkeit: Eine heutige CPU kann mehr als drei Milliarden Operationen pro Sekunde ausführen (je Prozessorkern) Speicher: Computer haben heutzutage üblicherweise mindestens 2GByte Hauptspeicher und 1TByte Festplattenkapazität (1Tbyte sind etwa 730 Milliarden A4 Seiten Text, ein ca. 73km hoher Papierstapel)

26 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-26/60 Algorithmus - Eigenschaften Eigenschaften von Algorithmen: Endlichkeit: Die Beschreibung hat eine endliche Länge Eindeutigkeit: Die Anweisungen lösen das gegebene Problem und enthält dabei keine Widersprüche Ausführbarkeit: Der Algorithmus darf keine Anweisungen enthalten, die nicht ausführbar sind Jeder Algorithmus muss diese Kriterien erfüllen

27 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-27/60 Algorithmus - Eigenschaften Terminierung: Das Ziel bzw. Ergebnis kann in endlicher Zeit erreicht werden Parametrisierbarkeit: Das Verfahren löst nicht nur ein bestimmtes Problem, sondern eine Klasse von Problemen mit ähnlichem Schema Determiniertheit: Der Algorithmus liefert unter den gleichen Startbedingungen stets die gleichen Ergebnisse Es gibt Verfahren, die diese Kriterien nicht erfüllen, dies kann in Spezialfällen gewünscht sein

28 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-28/60 Algorithmus - Eigenschaften Bei der Implementierung von Algorithmen ergeben sich eine Reihe weiterer Eigenschaften: Effizienz: Das Verfahren sollte so schnell wie möglich zu einer korrekten Lösung kommen Ressourcenbedarf: Zur Lösung sollte so wenig Rechenleistung und Speicher wie möglich verwendet werden Erweiterbarkeit: Der Algorithmus sollte so einfach wie möglich auf eine geänderte Problemstellung angepasst werden können Wiederverwendbarkeit: Teile des Algorithmus sollen so formuliert sein, dass sie in anderen Problemen wiederverwendet werden können: Sie sollen also so allgemein wie möglich verfasst werden

29 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-29/60 Programmiersprachen Programmiersprachen

30 Programmiersprachen Ein Computer ist in der Lage verschiedene Befehle direkt auszuführen. Das bedeutet, dass man aus diesen Befehlen ein Programm erstellen kann Heutige Computer arbeiten mit dem Binärsystem Das bedeutet, dass sie eigentlich keine Zahlen oder Buchstaben speichern, sondern lediglich Folgen aus den Zuständen geladen / nicht geladen bzw. magnetisiert / nicht magnetisiert Würde man auf dieser Ebene programmieren wollen, so müsste man die gewünschten Befehle direkt in den Speicher des Computers laden (so funktionierten die ersten Computer) Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-30/60

31 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-31/60 Programmiersprachen Programme direkt auf der Maschine zu entwickeln (Maschinencode) ist umständlich Die Befehle des Prozessors sind sehr einfach und wenig flexibel Bestimmte Vorgänge wie beispielsweise das Lesen von Eingaben über die Tastatur oder die Ausgabe auf einem Bildschirm oder Drucker erfordern viel Vorarbeit Programmiersprachen sind Werkzeuge für Entwickler, um Algorithmen auszudrücken Die Art der Ausdrucksweise ist dabei näher an der natürlichen Sprache Für bestimmte Prozesse (Tastatureingabe, Bildschirmausgabe, Netzwerkkommunikation,...) stellen Programmiersprachen (in Kombination mit Betriebssystemen) vorgefertigte Methoden zur Verfügung

32 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-32/60 Programmiersprachen Daraus haben sich verschiedene Programmiersprachen entwickelt, mittels denen Algorithmen in neue Programme umformuliert werden können. Es gibt für verschiedene Einsatzgebiete verschiedene Sprachen: Maschinennahe Sprachen Didaktische Sprachen Sprachen für spezielle Einsatzgebiete...

33 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-33/60 Programmiersprachen Diese Vereinfachungen werden Abstraktion genannt. In heutiger Hard- und Software existieren mehrere Schichten von Abstraktionen, die das Arbeiten an und mit dem Computer vereinfachen. Prinzipiell bedeutet jede weitere Abstraktionsebene eine Vereinfachung... allerdings auch ein Verlust an Kontrolle über die Hardware

34 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-34/60 Programmiersprachen - Compiler Ein Computer ist nicht in der Lage, eine Programmiersprache direkt zu verstehen Daher müssen selbst verfasste Programme mittels eines zur Sprache passenden Programmes in Maschinensprache übersetzt werden. Diese speziellen Programme werden Compiler genannt. Zu einer Programmiersprache existieren manchmal verschiedene Compiler, beispielsweise von verschiedenen Herstellern. Bsp.: C, C++, Fortran, Pascal,...

35 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-35/60 Programmiersprachen - Interpreter Neben Compilern existieren auf vielen Computern Interpreter Dies sind Programme, die ähnlich wie Compiler Programme in einer Programmiersprache übersetzen - allerdings werden diese Programme nicht erst in Maschinensprache übersetzt. Die Anweisungen werden einzeln erkannt und ausgeführt ( interpretiert ). Bsp.: Perl, Commandline-Sprachen: DOS, Shell

36 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-36/60 Programmiersprachen - Compiler Oftmals gibt es Compiler für die gleiche Programmiersprache auf unterschiedlichen Plattformen. Plattform Eine Plattform bezeichnet (grob) eine bestimmte Kombination aus Hardware und Betriebssystem. Programme für eine Plattform sind in der Regel nicht auf einer anderen Plattform lauffähig. Beispiele für Plattformen sind: Windows auf x86 Prozessoren, MacOS auf x86, MacOS auf PowerPC, UNIX auf x86.

37 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-37/60 Programmiersprachen - Compiler Oftmals gibt es Compiler für die gleiche Programmiersprache auf unterschiedlichen Plattformen. Plattform Eine Plattform bezeichnet (grob) eine bestimmte Kombination aus Hardware und Betriebssystem. Programme für eine Plattform sind in der Regel nicht auf einer anderen Plattform lauffähig. Beispiele für Plattformen sind: Windows auf x86 Prozessoren, MacOS auf x86, MacOS auf PowerPC, UNIX auf x86. Ein Compiler auf der Plattform A übersetzt ein Programm in eine andere Maschinensprache als ein Compiler auf Plattform B. So kann ein und das selbe Programm auf mehreren Plattformen eingesetzt werden.

38 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-38/60 Programmiersprachen - Zusammenfassung Programmiersprachen vereinfachen die Erstellung von Programmen bzw. die Implementierung von Algorithmen Aus Sichtweise der Abstraktionsebenen befinden sich Programmiersprachen zwischen den natürlichen Sprachen, mit denen Menschen Algorithmen verfassen und den Maschinensprachen, welche die Befehle des jeweiligen Prozessors darstellen Programme in Programmiersprachen werden von einem Compiler genannten Programm in Maschinensprache übersetzt

39 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-39/60 Programmiersprachen - Zusammenfassung Programmiersprachen vereinfachen die Erstellung von Programmen bzw. die Implementierung von Algorithmen Aus Sichtweise der Abstraktionsebenen befinden sich Programmiersprachen zwischen den natürlichen Sprachen, mit denen Menschen Algorithmen verfassen und den Maschinensprachen, welche die Befehle des jeweiligen Prozessors darstellen Programme in Programmiersprachen werden von einem Compiler genannten Programm in Maschinensprache übersetzt In dieser Veranstaltung erlernen Sie die Programmiersprache Java

40 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-40/60 Programmiersprachen Betrachtung mehrerer Programmiersprachen um auf einem Ausgabegerät in der Regel ein Monitor (Bildschirm) oder Drucker den Text Hallo Welt! auszugeben.

41 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-41/60 Programmiersprachen Die so genannten Assemblersprachen bieten für Menschen lesbare Befehle, die direkt die Befehle in Maschinensprache der jeweiligen CPU abbilden: 1.MODEL Small 2.STACK 100h 3.DATA 4 HW DB 'Hallo Welt!' 5.CODE 6 start: 7 MOV AX,@data 8 MOV DS,AX 9 MOV DX, OFFSET HW 10 MOV AH, 09H 11 INT 21H 12 MOV AH, 4Ch 13 INT 21H 14 end start

42 Programmiersprachen C ist eine (relativ alte) Sprache, die den Ruf hat sehr effizient zu arbeiten, und gleichzeitig noch relativ leicht zu schreiben ist: 1 #include <iostream> 2 using std::cout; 3 using std::endl; 4 5 int main() 6 { 7 cout << "Hallo, Welt!" << endl; 8 return 0; 9 } Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-42/60

43 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-43/60 Programmiersprachen Perl: 1 print "Hallo Welt!\n"; JAVA: 1 class Hallo { 2 public static void main( String[] args ) { 3 System.out.println("Hallo Welt!"); 4 } 5 }

44 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-44/60 Programmiersprachen Programmiersprachen erweitern nicht den eigentlichen Befehlsumfang des Computers Sie dienen lediglich dazu Menschen einen besseren Zugang zu verschaffen, indem Anweisungen auf eine andere Art und Weise verfasst werden können Programmiersprachen versuchen sich dabei immer mehr der natürlichen Sprache anzunähern Es werden bei allen Programmiersprachen spezielle Programme (Compiler bzw. Interpreter) benötigt! Diese Programme übersetzen die jeweilige Sprache in die Maschinensprache des Computers

45 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-45/60 Zusammenfassung Computer sind universelle Rechenmaschinen, die Programme ausführen können Diese Programme bestimmen die Funktionsweise der Maschinen Durch die Beherrschung (mindestens) einer Programmiersprache können Sie selbst Programme entwerfen Diese Programme können Ihnen rechenintensive Arbeit abnehmen

46 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-46/60 Betriebssysteme Betriebssysteme

47 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-47/60 Betriebssysteme Computer Ein Computer ist, nach der heutigen Definition, eine Erweiterung der klassischen Rechenmaschine. Anstatt nur vorgegebene Operationen auszuführen, können Benutzer des Systems eigene Programme verfassen, die die Operation eines Computers bestimmen.

48 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-48/60 Betriebssysteme Computer Ein Computer ist, nach der heutigen Definition, eine Erweiterung der klassischen Rechenmaschine. Anstatt nur vorgegebene Operationen auszuführen, können Benutzer des Systems eigene Programme verfassen, die die Operation eines Computers bestimmen. Befehle Ein Prozessor versteht eine Reihe von Basisbefehlen. Diese werden in Programmen so kombiniert, dass komplexe Probleme gelöst werden können.

49 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-49/60 Betriebssysteme Bislang: Programme werden auf Hardwareebene entwickelt Diese arbeiten direkt mit dem Prozessor Ein- und Ausgabe, Speicherverwaltung, etc. müssen für jedes Programm selbst entwickelt werden

50 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-50/60 Ein Betriebssystem ist ebenfalls ein Programm Dieses läuft im Hintergrund ab und stellt einen einfachen Zugriff auf die Hardware zur Verfügung Man sagt: Die Hardware wird abstrahiert Die Entwicklung von neuen Programmen findet heutzutage (fast) ausschließlich auf Betriebssystemen statt

51 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-51/60 Hamster-Simulator Hamster-Simulator

52 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-52/60 Programmierung : Variablen Variablen sind das Gedächtnis Sie dienen dazu Werte zu speichern Arithmetische / Logische Operationen mit diesen durchzuführen und deren Ergebnisse zu speichern

53 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-53/60 Hamster-Simulator Grundlagen Der Hamster-Simulator kennt Variablen: boolean variablenname [ = initialwert] logische Variable mit Inhalt true / false int variablenname [= initialwert] integer Variable

54 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-54/60 Hamster-Simulator Grundlagen Die Möglichkeit eine Bedingung zu prüfen und entsprechend Anweisungen auszuführen bietet auch die Programmiersprache im Hamster-Simulator: if ( bedingung ) { anweisung ; } else { anweisung ; } Der else -Zweig kann auch entfallen.

55 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-55/60 Hamster-Simulator Grundlagen Der Hamster-Simulator kennt Wiederholungen Schleifen : Zählschleife (mit: solange bedingung wahr ist) for ( initial, bedingung, wiederholanweisung ) anweisung Bsp.: for ( i=0 ; i < 5 ; i++ ) Schleife solange Bedingung wahr ist while ( bedingung ) anweisung do anweisung while ( bedingung )

56 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-56/60 Hamster-Simulator Grundlagen Beispielprogramm cub_ws1617_praktikum_02_2 void main() { int anzahl_koerner = 0; // Speicher für Anzahl der Körner im Maul int eingabe_schrittanzahl = 0; // Speicher für Eingabe Anz. Schritte // Lies die Anzahl der zu gehenden Schritte ein eingabe_schrittanzahl = lieszahl("wie weit soll ich gehen?"); } // Schleife sooft wie eingegebene Schrittzahl durchlaufen for (int i=0; i < eingabe_schrittanzahl; i++) { vor (); // 1 Schritt vorwärts gehen if (kornda()) // Test ob Korn auf dem aktuellen Feld liegt { nimm(); // nimm 1 Korn auf anzahl_koerner++; // erhöhe Zähler für gefundene Körner } } // Ausgabe der Information wieviele Körner gefunden wurden schreib ("Anzahl Körner = " + anzahl_koerner);

57 Hamster-Simulator Wiederholung einige Befehle Der Hamster-Simulator kennt die folgenden vier Grundbefehle: vor(); Um 1 Feld nach vorne bewegen linksum(); Den Hamster um 90º nach links drehen nimm(); Ein Korn von der aktuellen Kachel in das Maul aufnehmen gib(); Ein Korn aus dem Maul des Hamsters auf der aktuellen Kachel ablegen Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-57/60

58 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-58/60 Programmierung Wiederholung : Funktionen Funktionen sind Befehle mit Rückgabewerten Die Funktion hat somit einen Datentyp Beim Verwenden der Funktion muss dies berücksichtigt werden Funktionen können Parameter übergeben werden (sofern sie so definiert sind) Bsp. Hamster-Simulator: int lieszahl ( text ) // gib text aus und lese Zahl boolean vornfrei () // Teste ob in Blickrichtung Mauer / Ende des Territoriums => false Ein Schritt möglich ist => true

59 Alexander Syndikus (h_da) Informatik für CuB WS 2016/17-59/60 Hamster-Simulator Wiederholung Der Hamster-Simulator kennt Befehle (Funktionen) zum Testen der Umgebung: (boolean) vornfrei() Test ob in Blickrichtung keine Mauer/Ende des Territoriums ist (boolean) kornda() Test ob auf dem aktuellen Feld noch Korn liegt

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