Schlagwort: Algorithmus

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Pseudocode in Entwicklungen und Prüfungen einsetzen

Prüfungen von Fachinformatikern können Aufgaben enthalten, die mit Pseudocode geschrieben werden sollen. Verschaffen wir uns dazu einen Überblick was Pseudocode ist.

Was ist Pseudocode?

Pseudocode ist eine Schritt für Schritt Anleitung zum Entwickeln einer Abbildungsvorschrift mit allgemeiner Logik. Meist wird damit ein auf Anforderungen basierender Algorithmus beschrieben. Pseudocode kennt keinen Standard. Die Nutzer orientieren sich flexibel an den Strukturen von Programmiersprachen.

Grundregeln bei der Erstellung von Pseudocode

  • Beschreibe wie die Programmierlogik aussieht
  • Verwende das KISS Prinzip (Keep it Simple and Smart)
  • Schreibe eine Anweisung in eine Programmierzeile
  • Strukturiere den Pseudocode durch richtige Einrückung
  • Nutze die in der Anforderung beschriebenen Algorithmen
  • Halte die Vorgaben in der Anforderung genau ein

Grundformen bei Pseudocode

Variablen und Konstanten

In Variablen kann ein Wert gespeichert werden. Dieser Wert kann jederzeit verändert werden.

PROGRAMMSTART
Kommentar Es gibt verschiedene Möglichkeiten eine Variable oder Konstante zu definieren
Kommentar Variante A:
Setze VARIABLE Laenge mit dem Wert 20
Kommentar Variante B:
Breite := 10
Flaeche := 0
Kommentar Berechnung
Flaeche := Laenge * Breite
AUSGABE Flaeche
PROGRAMMENDE

Manchmal wird keine Wertveränderung gebraucht, wie zum Beispiel bei der Kreiszahl Pi. Dann kommt die Konstante zum Einsatz. Dort wird ein fester, nicht veränderbarer Wert festgelegt.

PROGRAMMSTART
Kommentar Beispiel einer Konstante
KONSTANTE Pi := 3.141592685
EINGABE VARIABLE Durchmesser
Umfang := Durchmesser * Pi
AUSGABE Umfang
PROGRAMMENDE

Die Sequenz

Die Sequenz ist eine lineare Abfolge an Befehlsschritten. Dazu ein Beispiel:

PROGRAMMSTART
EINGABE Seitenlänge
Seitenumfang := 4 *Seitenlänge
AUSGABE Seitenumfang
PROGRAMMENDE

Das Array

Ein Array ist eine spezielle Variable, die wie ein Container mehrere Werte beinhalten kann. Dabei können in einem Array beliebige Datentypen verwendet werden. Die Werte des Arrays können beliebig geändert werden.

PROGRAMMSTART
Setze ARRAY Messwerte[] := {2, 3, 12, 4}
Kommentar Der erste Eintrag im Array ist die Position 0!
Quadratflaeche := Messwerte[0] * Messwerte[0]
Kommentar Der Wert von Messwerte[0] ist 2
AUSGABE Quadratflaeche
PROGRAMMENDE

Die IF- oder WENN-Abfrage

Mit der IF Abfrage können Entscheidungen getroffen werden, wie das einfache Beispiel zeigt.

PROGRAMMSTART
WENN GefahreneGeschwindigkeit >= 100 DANN
    AUSGABE im Display „Geschwindigkeit zu hoch“
ENDE WENN
SONST
    AUSGABE im Display „Geschwindigkeit in Ordnung“
ENDE SONST
PROGRAMMENDE

Die SWITCH-CASE Auswahl

Wenn eine Auswahl von mehreren Möglichkeiten angeboten werden soll, dann lässt sich dies mit mit der WENN Abfrage lösen. Meist wird aber der Code kompliziert und daher ist es einfacher, eine SELECT CASE Auswahl zu schreiben.

PROGRAMMSTART
Bewertung := 0
EINGABE „Geben Sie die Note zwischen 1 und 6 ein“ Bewertung
PRÜFE FALL Bewertung = 1
    AUSGABE „Sehr gut“
VERLASSE den FALL
PRÜFE FALL Bewertung = 2
    AUSGABE „Gut“:
VERLASSE den FALL
PRÜFE FALL Bewertung = 3
    AUSGABE „Zufriedenstellend“
VERLASSE den FALL
PRÜFE FALL Bewertung = 4
    AUSGABE „Ausreichend“
VERLASSE den FALL
PRÜFE FALL Bewertung = 5
    AUSGABE „Mangelhaft“
VERLASSE den FALL
PRÜFE FALL Bewertung = 6
    AUSGABE „Ungenügend“
VERLASSE den FALL
DEFAULT
    AUSGABE „Die Bewertung wird wiederholt“
PROGRAMMENDE

Die WHILE oder SOLANGE Schleife

Mit der WHILE Schleife kann ein Code wiederholt ausgeführt werden, bis die Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, dann kann auch kein Durchlauf der Schleife erfolgen.

PROGRAMMSTART
ASCIICode := 65
SOLANGE (ASCIICode <= 126)
Ausgabe ASCIICode
    ASCIICode := ASCIICode + 1
ENDE SOLANGE
PROGRAMMENDE

Die DO-WHILE oder WIEDERHOLE-SOLANGE Schleife

Die DO-WHILE oder WIEDERHOLE-SOLANGE Schleife ist eine fußgesteuerte Schleife. Das heißt, das die Schleife mindestens einmal durchlaufen wird.

PROGRAMMSTART
Zaehler := 1
WIEDERHOLE
    AUSGABE „Zahl “ Zaehler
    Zaehler := Zaehler + 1
SOLANGE (Zaehler < 10)
PROGRAMMENDE

Fazit:

Mit dem Pseudocode kann ein Algorithmus beschrieben werden, ohne dass eine Programmiersprache ausgewählt wurde. Daher ist dies eine gängige Methode, um den Algorithmus in kodierter Form  lesbar darzustellen.

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Algorithmen in der Software Entwicklung

Algorithmen treffen wir tagtäglich in unserem Leben, denn Sie sind Anleitungen zur zielgerichteten Lösung von Problemen. Erstmals beschrieben hat dies der choresmische Gelehrte Al-Chwarizmi im 9. Jahrhundert. Er lebte in Bagdad, Iran.

Statue of al-Khwarizmi in front of the Faculty of Mathematics of Amirkabir University of Technology in Tehran,]IRAN
Al-Chwarizmi, vor der Universität in Teheran von M. Tomczak

Verfeinert wurde der Begriff im 20. Jahrhundert durch den in Großbritannien diffamierten  Mathematiker Alan Touring.

Definition eines Algorithmus

  • Das Verfahren muss zum richtigen Ergebnis führen
  • Der Verfahren muss mit einem endlichen Text die Anforderungen ganz erfüllen
  • Das Verfahren besteht aus Arbeitsschritten, die zielgerichtet zur Lösung führen
  • Jeder einzelne Schritt muss ein eindeutiges Ergebnis besitzen
  • Gleiche Eingabewerte müssen immer zum gleichen Ergebnis führen
  • Das Verfahren muss auf alle zulässigen Daten fehlerfrei anwendbar, also Allgemeingültig sein

Hochwertige Programme erfüllen diese Anforderungen. Denn die Definition von Qualität lautet:

Qualität ist die Erfüllung der Kundenanforderungen

 

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Was ist ein Algorithmus?

In unserem täglichen Leben benutzen wir immer wieder Algorithmen. Aber wenn wir erklären sollen, was ein Algorithmus ist, dann wird es schwierig.

Ein Algorithmus ist eine Anleitung, mit bestimmten Eingabedaten bestimmte Ausgabedaten zu produzieren und auszugeben. Mit anderen Worten:

Es ist eine Handlungsvorschrift, um ein Problem schrittweise zu lösen

Anforderung an Algorithmen in der Programmierung

  • Der Algorithmus muss vollständig beschreibbar sein
  • Das Rechenverfahren muss aus einzelnen Arbeitsschritten bestehen, die zur Lösung des Problems führen
  • Jeder Schritt davon muss zu einem eindeutigen Ergebnis führen
  • Bei gleichen Eingaben erhält man immer das gleiche Ergebnis
  • Das Verfahren muss zu einem Ergebnis führen
  • Der Algorithmus muss universell und auf alle Daten anwendbar sein

Wie wird ein Algorithmus notiert oder aufgeschrieben?

Insgesamt kann dieser in einer Sprache wie zum Beispiel in Deutsch aufgeschrieben werden. Allerdings kann ein Computer den Algorithmus im Regelfall nicht verstehen.

Wie kann ein Computer mit Algorithmen arbeiten?

Damit der Computer den Algorithmus versteht, werden Programmiersprachen eingesetzt. Dabei wird zwischen strukturierter und objektorientierter Programmierung unterschieden. Die meisten Programmiersprachen bieten ähnliche Möglichkeiten die Lösung einer Problemstellung zu beschreiben oder wie der Programmierer sagt, zu implementieren.

Wie kann ein Algorithmus dokumentiert werden?

Dazu kann die Unified Modeling Language UML eingesetzt werden. Hier können Algorithmen grafisch dargestellt werden. Dies stellt eine praktische Ergänzung zur textuellen Beschreibung dar.