n 1. Der Begriff Informatik n 2. Syntax und Semantik von Programmiersprachen - 1 -

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1 n 1. Der Begriff Informatik n 2. Syntax und Semantik von Programmiersprachen I.2. I.2. Grundlagen von von Programmiersprachen

2 1. Der Begriff Informatik n "Informatik" = Kunstwort aus Information und Mathematik l Wissenschaft der Informationsverarbeitung mit großer Nähe zur Mathematik n Hauptaufgabe der Informatik l Entwicklung formaler, maschinell ausführbarer Verfahren zur Lösung von Problemen der Informationsverarbeitung n Forderung der Durchführbarkeit mittels einer Maschine: l Informationen müssen als maschinell verarbeitbare Daten dargestellt werden l Lösungsverfahren müssen bis ins Detail formal beschrieben werden

3 Algorithmus n Ein Algorithmus ist ein Verfahren, welches l in einem endlichen Text niedergelegt werden muss l effektiv (durch eine Maschine ) ausgeführt werden kann l aus (direkt maschinell ausführbaren) Elementaroperationen besteht und eindeutig festlegt, welche Elementaroperation als nächstes auszuführen ist (Determinismus) l Ein- und Ausgabe ermöglicht, wobei jeder Eingabe genau eine Ausgabe zugeordnet wird (Determiniertheit) n Anzahl und Ausführungszeit der Elementaroperationen sind beschränkt. n Ein Algorithmus (Programm) wird durch eine Maschine schrittweise ausgeführt l Die ausführende Instanz muss die Vorschrift interpretieren und korrekt ausführen. l Ein Algorithmus terminiert, wenn er nach endlich vielen Schritten abbricht

4 Deterministischer Algorithmus Berechnung von x-y 1. Lies Eingaben x und y. 2. Falls x y: Weiter mit Schritt 3. Falls x > y: Weiter mit Schritt Berechne a = y - x. Weiter mit Schritt Berechne a = x - y. 5. Gib a aus

5 Indeterministischer Algorithmus Berechnung von x-y 1. Lies Eingaben x und y. Weiter mit Schritt 2 oder Schritt Berechne a = x - y. Weiter mit Schritt Berechne a = y - x. 4. Falls a 0: Gib a aus. Falls a < 0: Gib -a aus

6 Fragen n Wie kann man aus einer Lösungsidee einen Algorithmus konstruieren? l "schrittweise Programmentwicklung" n Wie zeigt man, dass ein Algorithmus tatsächlich das tut, was er tun soll? l Verifikation: partielle Korrektheit l Terminierung n Wie "gut" ist ein Algorithmus? l Speicherverbrauch, benötigte Zeit (Effizienz) l Aufwandsabschätzungen - 7 -

7 n 1. Der Begriff Informatik n 2. Syntax und Semantik von Programmiersprachen I.2. I.2. Grundlagen von von Programmiersprachen

8 2. Syntax & Semantik von Programmiersprachen Ein erstes Java-Programm: public class Rechnung { } public static void main (String [] arguments) { } int x, y; x = 10; y = 23 * * 7 * (5 + 6); System.out.print ("Das Resultat ist "); System.out.println (x + y); - 9 -

9 Programmiersprachen n Die Programmiersprache bildet die Schnittstelle zwischen Mensch und Rechner Programmiersprache Rechner Beide haben unterschiedliche Anforderungen l Mensch w w w Erlernbarkeit Lesbarkeit Ausdrucksstärke l Rechner w einfaches Übersetzen in Maschinensprache w Höhere Programmiersprachen Generierung von effizientem Code Maschinensprachen

10 Kenntnis verschiedener Sprachen n Eigene Ideen bei der Software-Entwicklung können besser ausgedrückt werden n Nötig, um in konkreten Projekten geeignete Sprache auszuwählen n Erleichtert das Erlernen weiterer Programmiersprachen n Nötig für den Entwurf neuer Programmiersprachen

11 Übersicht Imperative Sprachen Deklarative Sprachen l Folge von nacheinander ausgeführten Anweisungen l Spezifikation dessen, was berechnet werden soll l Festlegung, wie Berechnung verläuft durch Compiler n Prozedurale Sprachen l Variablen, Zuweisungen, Kontrollstrukturen n Funktionale Sprachen l keine Seiteneffekte l Rekursion n Objektorientierte Sprachen l Objekte und Klassen l ADT und Vererbung n Logische Sprachen l Regeln zur Definition von Relationen

12 Wichtige Programmiersprachen Fortran Cobol Algol 60 Lisp PL/1 Pascal Ada Algol 68 C Modula-3 Simula Smalltalk C++ Ada-95 Java Eiffel Python Scheme ML Miranda Haskell Prolog 2000 Scala prozedural objektorientiert funktional logisch

13 Populäre Programmiersprachen Quelle: Oct

14 Programmiersprachen - Definition n Programmiersprachen sind Sprachen, deren Syntax und Semantik genau festgelegt ist. n Syntax: l Definition aller zulässigen Wörter / Programme, die in einer Sprache formuliert werden können n Semantik: l Bedeutung der zulässigen Wörter / Programme l Syntaktisch falsche Wörter / Programme haben keine Semantik