Übungspaket 6 Arbeiten mit Syntaxdiagrammen

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1 Übungspaket 6 Arbeiten mit Syntaxdiagrammen Übungsziele: Skript: Verstehen, Anwenden und Erstellen von Syntaxdiagrammen Kapitel: 20 Semester: Wintersemester 2017/18 Betreuer: Kevin, Theo, Thomas und Ralf Synopsis: Für den Prozess des Lernens ist es anfangs meist sehr hilfreich, wenn man ungefähre, allgemein verständliche Erklärungen angeboten bekommt. Aber in der Technik muss man es früher oder später ganz genau wissen. Dies ist insbesondere beim Programmieren der Fall. Hier helfen vor allem die Syntaxdiagramme, mittels derer eine Programmiersprache (oder auch ein Stück Hardware) sehr präzise beschrieben werden kann. Aufgrund der Wichtigkeit der Syntaxdiagramme ist ihnen dieses Übungspaket gewidmet.

2 Teil I: Stoffwiederholung Aufgabe 1: Elemente von Syntaxdiagrammen In der Vorlesung haben wir den Aufbau und die Funktion von Syntaxdiagrammen am Beispiel von Variablennamen kennen gelernt. Diese Syntaxdiagramme bestehen aus lediglich drei Dingen. Wie heißen sie, wie werden sie visualisiert und was bedeuten sie? 1. Der erste Teil besteht aus Kreisen (oder Ellipsen). Diese Elemente nennt man auch Terminalsymbole, denn man muss das, was in ihnen steht, auch Tippen. Das rechte Beispiel zeigt zwei Terminalsymbole, die ein A oder B verlangen. A B 2. Der zweite Teil besteht aus Rechtecken, die man auch Nichtterminalsymbole nennt und die woanders weiter spezifiziert sein müssen. Das rechte Beispiel zeigt ein Nichtterminalsymbole namens Two. Two 3. Der dritte Teil sind Pfeile, die die einzelnen Terminalund Nichtterminalsymbole untereinander verbinden. Das rechts stehende Beispiel zeigt, wie Namen definiert werden können, die aus einem A gefolgt von einem B bestehen. Two Name A Two B Aufgabe 2: Aufbau von Syntaxdiagrammen Erkläre mit eigenen Worten, wie Syntaxdiagramme aufgebaut sind und wie sie insbesondere die Anwendung des Konzeptes der Schrittweisen Verfeinerung erlauben. Syntaxdiagramme bestehen aus drei Komponenten. Erstens: Terminalsymbole werden als Kreise oder Ellipsen (manchmal auch als Rechtecke mit abgerundeten Ecken) dargestellt. Zweitens: Nichtterminalsymbole werden als Rechtecke mit nicht abgerundeten Ecken dargestellt. Drittens: Terminal- und Nichtterminalsymbole werden mit gerichteten Pfeilen, also Strichen mit Anfangs- und Endpunkt, miteinander verbunden. Diese Pfeile gehen von einem Rechteck zum nächsten oder beginnen bzw. enden an einem anderen Pfeil. Das Lesen eines Syntaxdiagramms ist ganz einfach: Man startet beim Namen des Syntaxdiagramms (bei uns immer oben links) und geht den Pfeilen entlang, die man zuvor ausgewählt hat. In gleicher Weise muss man das Syntaxdiagramm jedes angetroffenen Nichtterminalsymbols durchlaufen. Eine vorhandene Zeichenfolge ist dann und nur dann korrekt, wenn es für diese einen vollständigen Weg durch das Syntaxdiagramm gibt. 6-1 Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

3 Teil II: Quiz Aufgabe 1: Beispiel Aktenzeichen Die Regeln, nach denen ein Aktenzeichen für ein virtuelles Amt generiert werden können, sind gemäß folgendem Syntaxdiagramm definiert: Aktenzeichen a..z Welche der folgenden sechs gegebenen Aktenzeichen sind korrekt bzw. fehlerhaft? Beispiel korrekt fehlerhaft anton@2low peter frau@mustermann 4711x@0815y ingo 4711@5@0815 Konstruiere je drei eigene korrekte bzw. fehlerhafte Beispiele: korrekte Beispiele mann@2musterfrau 4711sunshine a@1b@2x fehlerhafte Beispiele a@@1x hierbinich@ ey@ Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/18 6-2

4 Aufgabe 2: Beispiel Bitmuster Das folgende Syntaxdiagramm definiert die Regel, nach denen gültige Bitmuster einer hypothetische Anwendung generiert werden können: Bitmuster 1 Bitmuster 0 Welche der folgenden sechs gegebenen Bitmuster sind korrekt bzw. fehlerhaft? Beispiel korrekt fehlerhaft <leeres Bitmuster> Konstruiere je drei eigene korrekte bzw. fehlerhafte Beispiele: korrekte Beispiele fehlerhafte Beispiele 6-3 Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

5 Aufgabe 3: Beispiel Bitmuster II Das folgende Syntaxdiagramm ist eine kleine Abwandlung des vorherigen Syntaxdiagramms Bitmuster aus Quizaufgabe 2. Bitmuster II 0 Bitmuster II 1 Welche der folgenden sechs gegebenen Bitmuster sind korrekt bzw. fehlerhaft? Beispiel korrekt fehlerhaft Konstruiere vier Beispiele, die nach obigem Syntaxdiagramm Bitmuster II korrekt, aber nach dem Syntaxdiagramm Bitmuster aus Quizaufgabe 2 fehlerhaft sind: Welche der folgenden Syntaxdiagramme ist mit Bitmuster II identisch? Alle Bitmuster III Bitmuster V Bitmuster IV Bitmuster Bitmuster Bitmuster 0 1 Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/18 6-4

6 Teil III: Fehlersuche Aufgabe 1: Kleine Fehlersuche Im folgenden Syntaxdiagramm befinden sich vier kleine Fehler. Finde, erkläre und korrigiere diese. Label a..z Fehler Erläuterung Korrektur kein Eingang Das Syntaxdiagramm hat keinen Eingang. Dieser sollte vermutlich ganz links oben sein, da dies so üblich ist. links oben kein Ausgang Das Syntaxdiagramm hat keinen Ausgang. Dieser sollte vermutlich ganz rechts oben sein, da dies so üblich ist. rechts oben Sackgasse Am Schnittpunkt zwischen 0..9 treffen alle Pfeile aufeinander. Wenn man hier ankommt, gibt es kein Weiterkommen. Mindestens einer der Pfeile muss gedreht werden. Pfeil drehen unerreichbar Eine mögliche Korrektur: Label Das Nichtterminalsymbol 0..9 kann nicht erreicht werden. Daher muss einer der beiden Pfeile (zur rechten bzw. linken) gedreht werden. a..z Pfeil drehen 6-5 Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

7 Teil IV: Anwendungen Aufgabe 1: Ein erstes, einfaches Syntaxdiagramm In dieser Aufgabe sind nur Folgen von Nullen (0) und Einsen (1) erlaubt, die mit beliebig vielen Nullen anfangen, mit beliebig vielen Einsen aufhören und dazwischen nichts anderes haben. Konstruiere ein Syntaxdiagramm für die folgenden Beispiele: korrekte Beispiele fehlerhafte Beispiele Nullen und Einsen 0 1 Aufgabe 2: Ein zweites, einfaches Syntaxdiagramm Nun sind beliebige Folgen von Nullen (0) und Einsen (1) erlaubt. Nur muss eine korrekte Folge mit zwei Einsen (1) anfangen und mit zwei Nullen (0) aufhören. Konstruiere ein Syntaxdiagramm für die folgenden Beispiele: korrekte Beispiele fehlerhafte Beispiele Einsen und Nullen Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/18 6-6

8 Aufgabe 3: Ein etwas komplexeres Syntaxdiagramm Konstruiere ein Syntaxdiagramm für die folgenden Beispiele. Die Sequenzen müssen wie folgt aufgebaut sein: 1. Sie muss mit zwei Einsen (1) oder einer Null (0) anfangen. 2. Sie muss mit einer Eins (1) oder zwei Nullen (0) aufhören. 3. Dazwischen dürfen sich beliebige Folgen von einem A, zwei Bs oder drei Cs befinden. korrekte Beispiele fehlerhafte Beispiele 11BBACCC00 1ABBCCC00 0BBACCC00 11CC00 11AAAA00 0ABAB ABB1CCC00 Etwas komplexere 0en und 1en 11 0 A 1 BB 00 CCC Aufgabe 4: Ein letztes Syntaxdiagramm Die Schwierigkeit dieser letzten Aufgabe besteht darin, dass nur Beispiele und keine Definition gegeben ist. Versuche zunächst das zugrunde liegende Prinzip aus den Beispielen abzuleiten. Konstruiere anschließend ein Syntaxdiagramm, das die folgenden Beispiele richtig klassifiziert: korrekte Beispiele fehlerhafte Beispiele 0a a 1a 0 001a 0a1 101a 001a a a a a1010 Etwas komplexere Nullen und Einsen 1 a Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik