Cours T1EL - Strukturierte Programmierung

Antoine Georges

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INFORMATIQUE T1EL Grundlagen der Programmierung und Visual Basic for Applications (VBA) Inhaltsverzeichnis: 1. ALGORITHMUS UND PROGRAMM ............................................................. 2 1.1. BEGRIFFSERKLÄRUNGEN ...................................................................................... 2 1.1.1. Was ist ein Algorithmus ? ............................................................................ 2 1.1.2. Was ist ein Programm ? ............................................................................... 2 1.1.3. Was ist ein Befehl ? ...................................................................................... 2 1.1.4. Was ist eine Programmiersprache ? ............................................................ 2 2. STRUKTURIERTE PROGRAMMIERUNG: .................................................. 3 2.1. DARSTELLUNGSFORMEN: ..................................................................................... 3 2.1.1. Pseudocode .................................................................................................. 3 2.1.2. PAP: (Programm-Ablauf-Plan) bzw. Flussdiagramm ................................. 3 2.1.2.1. Bedeutung der Symbole: ....................................................................... 3 2.1.2.2. Verbindung der Symbole: ..................................................................... 3 2.1.2.3. Beispiel eines PAP „Telefongespräch“ ................................................ ...

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INFORMATIQUE   Grundlagen der Programmierung und Visual Basic for Applications (VBA)   Inhaltsverzeichnis:   1.   ALGORITHMUS UND PROGRAMM ............................................................. 2   1.1.   B EGRIFFSERKLÄRUNGEN  ...................................................................................... 2  1.1.1. Was ist ein Algorithmus ? ............................................................................ 2   1.1.2. Was ist ein Programm ?............................................................................... 2   1.1.3. Was ist ein Befehl ?...................................................................................... 2   1.1.4. Was ist eine Programmiersprache ?............................................................ 2   2.   STRUKTURIERTE PROGRAMMIERUNG:..................................................3   2.1.   D ARSTELLUNGSFORMEN : .....................................................................................3 2.1.1. Pseudocode .................................................................................................. 3   2.1.2. PAP: (Programm-Ablauf-Plan) bzw. Flussdiagramm.................................3   2.1.2.1. Bedeutung der Symbole:....................................................................... 3 2.1.2.2. Verbindung der Symbole: ..................................................................... 3 2.1.2.3. Beispiel eines PAP Telefongespräch.................................................4 2.1.3. Struktogramm (Nassi-Shneiderman-Diagramm) nach DIN 66261: ............ 5   2.1.3.1. Sequenz (Reihung)................................................................................5 2.1.3.2.Verzweigung (Selektion) .......................................................................5 2.1.3.4. Wiederholung( Schleife, Iteration, Repetition).....................................5 4.1.3.5. Beispiel eines Struktogrammes Telefongespräch: ............................6 2.2.   G RUNDFORMEN DER STRUKTURIERTEN P ROGRAMMIERUNG : ............................... 7 2.2.1. Sequenz: ....................................................................................................... 7   2.2.3. Selektion:..................................................................................................... 8   2.2.3.1. Zweiseitige Selektion:...........................................................................8 2.2.3.2. Einseitige Selektion: .............................................................................8 2.2.4. Fallunterscheidung: ..................................................................................... 8   2.2.5. Fallunterscheidung mit Fehlerbehandlung: ................................................ 9   3.   AUFGABEN: ........................................................................................................ 9                                  

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INFORMATIQUE   1. Algorithmus und Programm 1.1. Begriffserklärungen   1.1.1. Was ist ein Algorithmus ? Definition des Wortes: Allgemein nachvollziehbare eindeutige Beschreibung einer Folge von Aktionen zur Lösung eines, meist mathematischen, Problems. Der Begriff war schon in alten Kulturen (Griechen, Römer etc.) bekannt. Der bekannteste ist der Euklidische Algorithmus. Mit dem Aufkommen von Rechenanlagen wurden Algorithmen formalisiert und zu Problemlösungen herangezogen. Jedes Programm ist sozusagen die »Implementierung« eines Algorithmus.   1.1.2. Was ist ein Programm ? Definition des Wortes: In der Daten- und Kommunikationstechnik versteht man darunter eine Folge von Befehlen, die, in den Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsanlage, eines Kommunikationssystems oder eines anderen programmierbaren Geräts oder Systems eingespeichert, derartige Systeme in die Lage versetzen, selbsttätig Aufgaben zu erfüllen. Das Programm wird vom Steuer- und Rechenwerk in modernen Maschinen von einem Mikroprozessor seriell abgearbeitet. 1.1.3. Was ist ein Befehl ? Definition des Wortes: Ein Befehl (Engl. command ist der elementarste Teil eines Programms, der von technischem Gerät oder von Systemen erfasst und selbsttätig in genau festgelegte maschinelle Vorgänge umgesetzt wird. Ein Programmbefehl besteht aus dem Adress- und dem Ausführungsteil. In der Programmierung wird ein Befehl in der Syntax der jeweiligen Programmiersprache ausgedrückt. Nach DIN 44 300 ist ein Befehl eine auf eine Funktionseinheit bezogene, elementare Anweisung, die von dieser Funktionseinheit unmittelbar oder nach ihrer Codierung und Speicherung mittelbar ausgeführt werden kann.      1.1.4. Was ist eine Programmiersprache ? Definition des Wortes: Programmiersprachen (Engl. Programming language) sind künstlich geschaffene Sprachen in der Gestalt von Textkürzeln - sog. Mnemonics - von Textwörtern und/oder von Graphikzeichen bzw. -signalen, mit denen unmittelbar über einen Programmgenerator ein Programm für eine Datenverarbeitungsanlage definiert werden kann. Eine Programmiersprache ist eine zum Abfassen von Programmen geschaffene Sprache; die Programmiersprache betrifft sowohl das im Rechner eingespeicherte Programm als auch dessen Bedienung.      

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INFORMATIQUE   2. Strukturierte Programmierung:   2.1. Darstellungsformen: In der Programmiererwelt spricht man hauptsächlich von drei verschiedenen Darstellungsformen: 2.1.1. Pseudocode Dies ist eine Art universelle Programmiersprache, welche jedoch nicht 1 zu 1 angewendet werden kann. 2.1.2. PAP: (P rogramm -A blauf -P lan ) bzw. Flussdiagramm Stellt die Funktionsweise des Programms grafisch dar. 2.1.2.1. Bedeutung der Symbole: Grenzstelle ( Anfang, Ende)     Operation allgemein (Rechnen, Übertragen, aber keine Ein- oder Ausgabe)     Eingabe, Ausgabe  

Verzweigung (Änderung des Progammablaufs auf Grund einer Bedingung)

  2.1.2.2. Verbindung der Symbole: Die Symbole sind durch Ablauflinien (Pfeile) verbunden. Ein Pfeil kann auch in einen anderen einmünden. Vom Anfang gibt es nur einen Ausgangspfeil, beim Ende gibt es nur einen Eingangspfeil. Allgemeine Operationen und Ein- Ausgabe-Operationen haben einen Eingangspfeil und einen Ausgangspfeil. Bei Verzweigungen gibt es einen Eingangspfeil und zwei Ausgangspfeile mit den Zusätzen ja und nein.                  

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INFORMATIQUE   2.1.2.3. Beispiel eines PAP „Telefongespräch“   Anfang

warten

Hörer auflegen

nein

nein

Gespräch im Dialog führen

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Telefonapparat aufsuchen bzw. holen

Hörer abnehmen

wählen

 Leitung frei ?

a Meldung anhören

Anrufbeantworter?

a Text auf Band sprechen

Hörer auflegen

Ende

 

 

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INFORMATIQUE T1EL   2.1.3. Struktogramm (Nassi-Shneiderman-Diagramm) nach DIN 66261 :   Stellt die Funktionsweise des Programms grafisch dar und ist somit eine Alternative zum PAP. Im Struktogramm jedoch werden die einzelnen Kästchen nicht mit Linien bzw. Pfeilen verbunden, sondern an- bzw. nebeneinandergezeichnet. Hier die wichtigsten Grundformen von Struktogrammen: 2.1.3.1. Sequenz (Reihung) Aneinanderreihung von Programmoperationen ohne Bedingung   

  

                                        2.1.3.2.Verzweigung (Selektion) Ausführung von alternativen Programmoperationen auf Grund einer Bedingung Hinweis: auch die Verzweigung wird nach der Ausführung über die untere Kante verlassen.      

                                     2.1.3.4. Wiederholung( Schleife, Iteration, Repetition) Zyklische Wiederholung von Programmoperationen, wobei das Ende der Wiederholungen durch eine Bedingung bestimmt wird. Die Prüfung der Bedingung kann am Anfang der Schleife geschehen oder am Ende.    Prüfung am Anfang: (kopfgesteuerte Schleife)   

                    

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INFORMATIQUE   Prüfung am Ende: (fußgesteuerte Schleife)   

 

                        4.1.3.5. Beispiel eines Struktogrammes „Telefongespräch“: Block 1

                            Block 2

                             

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INFORMATIQUE   Block 3

 

 

                            2.2. Grundformen der strukturierten Programmierung:   Die drei Hauptbestandteile der strukturierten Programmierung sind: - Sequenz - Selektion (IF-Verzweigung, Fallunterscheidung (select case)) - Iteration (Schleife, Wiederholung)      - 2.2.1. Sequenz:   Pseudocode PAP (Programm Ablauf Plan) Struktogramm:   BEGINN     _ baustein 1 baustein 2 _   ... _ baustein n   ENDE        

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INFORMATIQUE   2.2.3. Selektion: 2.2.3.1. Zweiseitige Selektion:   Pseudocode   WENN bedingung DANN baustein 1 _ _ SONST baustein 2             2.2.3.2. Einseitige e e on:   Pseudocode PAP   WENN Bedingung DANN Baustein             2.2.4. Fallunterscheidung:   Pseudocode PAP   FALL fallabfrage VON FALL 1: bst1 FALL 2: bst2 ... FALL n: bstn              

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Struktogramm

Struktogramm

Struktogramm

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INFORMATIQUE   2.2.5. Fallunterscheidung mit Fehlerbehandlung:   Pseudocode PAP Struktogramm   FALL fall ausdruck VON Fall 1: bst1 Fall 2: bst2 ... Fall n: bstn Fehlerfall: baustein fehler FALL ENDE       3. Aufgaben:    Aufgabe 1: Ein Wagen fährt auf eine Kreuzung zu. Zeichne ein PAP und ein Struktogramm, welches folgende Möglichkeiten berücksichtigt: •   Fahrer will nach rechts abbiegen •   Fahrer will geradeaus fahren •   Fahrer will nach links abbiegen Bemerkung: Es sind die allgemeinen Verkehrsregeln zu beachten.     a)   Die Vorfahrt ist mittels Verkehrsampeln geregelt     b)   Die Vorfahrt ist mittels dem Zeichen                                  

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 geregelt

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Q A  

 

Q B  

Q C  

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INFORMATIQUE    Aufgabe 2:     Technologieschema:                                                       Komponentenbeschreibung:   -   Ventil V1 AUF: es fließt eine vorher abgewogene Menge Q A des Vanillekonzentrates in den Behälter   Ventil V2 AUF: es fließt Wasser in den Behälter. - -   Ventil V3 AUF: es fließt eine vorher abgewogene Menge Q B der Milch in den Behälter - Ventil V4 AUF: es fließt eine vorher abgewogene Menge Q C des   Schokoladekonzentrates in den Behälter -   Ventil V5 AUF: Der Behälterinhalt fließt auf das Förderband. -   Schalter (rastend) S0: Anlage EIN (1)oder Anlage AUS(0) -   Schalter (rastend) S1: Position Vanillepudding (1) oder Schokoladenpudding (0) -   Schalter (rastend) S2: Behälter leer oder Behälter nicht leer -   Motor M1 EIN: Rührwerk läuft -   Motor M2 EIN: Förderband läuft

       

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INFORMATIQUE   Aufgabe im Klartext:   Die Anlage wird über den Hauptschalter S0 ein- und ausgeschaltet. Beim ersten Einschalten wird zuerst die Anlage durchgespült. D.h. Es fließt während 5 Minuten Wasser in den Behälter, wobei Rührwerk und Förderband eingeschaltet sind und das Abflussventil geöffnet ist. In der Anlage soll entweder Vanille- oder Schokoladenpudding (über S1 wählbar) hergestellt werden können.     Prozessbeschreibung zur Herstellung von Vanillepudding:   1)   Es wird die Menge Q A Vanillekonzentrat und die Menge Q B Milch in den Behälter geleitet. Das Rührwerk soll während dieses Vorganges eingeschaltet sein. 2)   Der Behälterinhalt wird während 3 Minuten vermischt. 3)   Nachdem das Rührwerk ausgeschaltet wurde, wird der fertige Pudding abgelassen und über das Förderband abtransportiert. Dieser Vorgang dauert an, bis der Behälter leer ist (S2). Hierbei werden die Ventile V1 ...V4 wieder geschlossen.        Prozessbeschreibung zur Herstellung von Schokoladenpudding:   1)   Es wird die Menge QC Schokoladenkonzentrat und die Menge QB Milch in den Behälter geleitet. Das Rührwerk soll während dieses Vorganges eingeschaltet sein. 2)   Der Behälterinhalt wird während 3 Minuten vermischt. 3)   Nachdem das Rührwerk ausgeschaltet wurde, wird der fertige Pudding  abgelassen und über das Förderband abtransportiert. Dieser Vorgang dauert  an, bis der Behälter leer ist (S2).     Die Produktion läuft so lange, bis die Anlage ausgeschaltet wird (S0), oder die Produktwahl gewechselt wird (S1). Ein begonnener Prozess wird in jedem Fall abgeschlossen. Bei einem Produktwechsel (Vanille -> Schokolade oder Schokolade -> Vanille) wird die Anlage durchgespült bevor die entsprechende Produktion anläuft.     a) Zeichne den Programmablaufplan (PAP) b) Zeichne das Struktogramm              

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