Grundwerkzeuge der Programmiersprachen

Vielleicht hast du schon mal von diesen Grundelementen gehört, die in jeder Programmiersprache fest verankert sind. Ohne diese Elemente wird es schwierig für dich zu programmieren, denn die nächste Ebene darunter ist bereits Maschinensprache. Selbst wenn du mit Maschinensprache programmierst musst du mit diesen Grundwerkzeugen arbeiten damit du die grundsätzliche Logik deines Programms festlegen kannst. Logik ist auch hier das richtige Stichwort, diese Grundlemente sind, wenn man diese verstanden hat, einfach zu merken und anzuwenden. In diesem Artikel möchte ich dir kurz erklären was diese Grundelemente machen und wie diese funktionieren. Dazu gibt es ein Beispiel mit der Programmiersprache Scratch damit du es besser verstehst. Wenn man es mit einer „einfachen“ grafischen Sprache erstmal verstanden hat, ist der Wechsel zu einer textbasierten Sprache wie Javascript relativ einfach. Hier ein kleiner Ausschnitt wie die Programmierumgebung von Scratch aussieht:

Programmieroberfläche von Scratch

Befehle

Ein Befehl ist eine Anweisung an den Computer, der Computer bzw. die Bibliothek, die du verwendest weiß wie man diesen Befehl abarbeitet. Schreib man mehrere Befehle untereinander weg, erhält man die sogenannte Befehlsfolge. Das bedeutet eigentlich nur, dass Befehle von oben nach unten nacheinander abgearbeitet werden. Wenn man viele Befehle immer wieder benutzen muss kann man sich neue Befehle schreiben, die aus den Befehlen bestehen.  An der Stelle sollte ich dir ein kleines Bild zeigen, dass es etwas besser erklärt. Du hast einen kleinen Roboter, den du per Programm steuerst. Das ganz sieht folgendermaßen aus:

Einzelbefehle und Befehlsfolge

Dort siehst du die 4 Befehle, die diesen kleinen Roboter steuern.

  • Warte 1 Sekunde: Das Programm wird eine Sekunde warten. Der Roboter bewegt sich nicht.
  • Drehe dich (im Uhrzeigersinn) um 90 Grad: Der Roboter dreht sich um 90 Grad (immer rechts)
  • Drehe dich (gegen den Uhrzeigersinn) um 90 Grad: Der Roboter dreht sich um 90 Grad (immer links)
  • Gehe 50er Schritt: Der Roboter „bewegt“ sich in Blickrichtung um 50 Grad

Dein Computer weiß durch das Programm, wie diese Befehle abzuarbeiten sind. Mit der Programmiersprache (hier Scratch) kannst du diese Befehle kombinieren und nacheinander abarbeiten lassen. Schaue dir folgendes Bild an. Du siehst einmal die Einzelbefehle und dazu dann die Befehle, wie sie nacheinander abgearbeitet werden sollen. Stell dir mal vor wie sich der Roboter bewegen würde, indem du die Befehle Schritt für Schritt durchgehst. Siehe folgendes Bild:

Das schöne ist, dass du mehrere Befehle zusammenfassen kannst zu neuen Befehlen und dann nur noch diese neuen Befehle ausführen musst. Lass uns mal einen neuen Befehl – geheRechts bauen, in Scratch sieht das so aus:

Neuer Befehl geheRechts

Wir würden einen neuen Befehl schreiben und diesen zum Beispiel 4 Mal aufrufen. Damit würde sich der Roboter 4 Mal im Kreis drehen. Falls du das nachher mal ausprobieren willst, den Link für das Scratchprojekt erhälst du nachher nochmal. Das ist auch schon alles was man zu Befehlen erstmal wissen muss. Bei Programmiersprachen wie Javascript kommen noch ein paar Details dazu, die man beachten muss, aber das ist dann nur noch Fleißarbeit. Wichtig ist zu verstehen wie Befehle abgearbeitet werden.

Operatoren

Ein Operator  ist Teil einer Operation, wenn ich von Operationen spreche, spreche ich von Rechenoperationen oder logischen Operationen. Das bedeutet im Klartext, dass Programme in der Lage sind Rechenaufgaben zu lösen, Größer als/Kleiner als Vergleiche durchzuführen und Verknüpfungen wie UND/ODER Operationen auszuwerten. Wofür braucht man das? Lass uns mal ein Beispiel durchgehen. Du hast ja gesehen, dass es den Befehl gibt um 50 Pixel zu gehen, welche für den Roboter dann ein Schritt wären. Möchte man hier nun mehrere Schritte gehen, müsste man den Befehl öfter aufrufen. Oder man rechnet 5*50 Und gibt diesen Wert in den Befehl ein. Und so bewegt sich der Roboter gleich um mehrere Schritte, in dem man den Wert einfach multipliziert.

Operationen und Operatoren

Es gibt viele andere Operatoren, im Bild werden dir ein paar der wichtigsten gezeigt. Diese Operationen funktionieren alle nach dem gleichen Schema.

Variablen

Stell dir vor dein Roboter müsste nach ein paar gefahrenen Schritten, alleine wieder an den Ursprungspunkt zurückkehren. Da ist ein bisschen schwierig, wenn er sich nicht merken kann, welche Schritte er bereits gefahren ist. Oder der Roboter müsste 3 Bälle aufsammeln und diese dann in ein Lager bringen. Irgendwie muss er sich bestimmte Informationen merken können. Dafür gibt es Variablen. Sobald man eine Variable definiert (also „erfindet“), kann man da Werte drin speichern und auslesen. Das ist wie, wenn man sich ein Notizblock nimmt und sich dort Informationen notiert und diese später liest. Schau dir das Bild an, dann sollte es klarer werden.

Variablen

Eingabe und Ausgabe

Hiermit ist alles gemeint wie du (also der Mensch/Computerbenutzer) mit dem Computerprogramm interagiert. Eingaben sind alles was an Daten in den Computer hineingehen, z.B. Tastatureingaben, Mausbewegung, Joystickknopf drücken. Mit der Ausgabe sieht es genau andersrum aus, hier geht es darum welche Informationen du vom Computer erhältst. Hiermit sind gemeint Bildschirmausgaben, Daten in Form von Dateien oder sogar Druckausgaben.
Jede Programmiersprache behandelt die Eingaben und Ausgaben etwas anders, aber im Prinzip gibt es in jeder Programmiersprache diese Eingaben und Ausgaben zu behandeln. Letztendlich bestimmt der Programmierer, was mit den Eingaben passieren soll und wie die Ausgabe auszusehen hat.

Tastatureingabe

Entscheidungen

Bei der Tastatureingabe gibt es bereits eine programmbasierte Entscheidung nach dem WENN …. DANN-Muster. Also Wenn etwas passiert ist, dann tue etwas. Im Fall der Tastatureingabe war das WENN Taste Leertaste gedrückt DANN gehe 50er-Schritt.

Entscheidung
Diese Entscheidungen können allerdings noch erweitert werden. Zum Beispiel kann man Zahlenvergleiche eingeben oder andere Dinge überprüfen. Man gibt also eine Bedingung ein und wenn diese erfüllt, also WAHR ist, dann sollen bestimmte Befehle ausgeführt werden. Hier können fast alle Operatoren verwendet werden, die einen WAHR oder FALSCH – Wert zurückliefern, z.B. bei Vergleichen.

Schleifen

Stell dir vor, du hast einen Befehl geschrieben in dem dein Roboter nach Bällen suchen soll. Du möchtest, dass dein Roboter SOLANGE nach Bällen sucht bis er mehr als 3 gefunden hat. Er muss also den Befehl sucheBälle wiederholen. Mit einer Schleife kann man dies erreichen und diese ist auch nicht so schwierig zu verstehen, denn sie ist ähnlich zu Entscheidung.

Schleifen bzw. Wiederholungen

Es funktioniert in etwa so: WIEDERHOLE sucheBälle SOLANGE BIS gesammelteBälle > 3. Von diesen Schleifen gibt es verschiedene Arten, diese unterscheiden sich eigentlich nur in der Art wann die Bedingung ausgewertet wird. Wichtig ist hier jedoch, dass man versteht, dass die Befehle innerhalb der Schleife wiederholt werden solange eine Bedingung erfüllt ist.

Fazit

Das war eine kurze Beschreibung der wichtigsten Grundelemente einer modernen Programmiersprache. Es gibt noch ein paar Elemente mehr, die dir Arbeit abnehmen oder dich mit der Arbeit unterstützen, aber die Grundwerkzeuge hast du nun schon mal kennengelernt. Nur durch das Kennen dieser Elemente wirst du noch lange nicht programmieren können, dafür musst du definitiv erstmal damit arbeiten. Sie finden sich in jeder Programmiersprache wieder und wenn du die Funktionsweise erstmal verstanden hast, kannst du richtig schnell auf andere Programmiersprachen wechseln. Die Grundelemente sind für sich erstmal einfach zu verstehen. Der Knackpunkt bei diesen Grundelementen ist, wie man diese kombinieren muss. Je nachdem welche Aufgaben oder welches Feature man lösen/programmieren will muss man diese Elemente miteinander verwenden. Die nächste Schwierigkeit ist dann wie man mit dessen Hilfe nun tatsächlich seine Programmidee umsetzt. Dies würde allerdings den Rahmen dieses Artikels sprengen.  Wie versprochen findest du hier noch den Link zum Scratch Projekt, am besten probierst du dort ein bisschen rum. Die Sprache Scratch ist zwar hauptsächlich für Kinder gemacht worden, aber auch als Erwachsener hilft diese Programmiersprache ein paar Grundlagen zu erlernen.

Das könnte dich auch interessieren

0 Kommentare

Dein Kommentar

An Diskussion beteiligen?
Hinterlasse uns Deinen Kommentar!

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.