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

 

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.