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10 Puzzleteile zum Programmieren lernen

Es geht ja nicht nur um das, wie man anfängt, die Frage beim Programmieren Lernen ist ja hauptsächlich auch: „Was muss ich alles lernen damit ich sagen kann, ich kann jetzt programmieren?“ Ich möchte hier eine Übersicht geben welche Themen man beherrschen muss um sich „Programmierer“ nennen zu können. Hier fallen bereits ein paar Grundbegriffe (die ich in „8 Begriffe die du“ erklärt habe), aber die sind für Anfänger auch zu verstehen.

Das Programmiererpuzzle

Hier ein kleines Schaubild, welche Themen bzw. Puzzleteile wichtig sind.

Puzzle

Ganz wichtig, ich konzentriere mich hier auf Hochsprachen aus der 3. Generation. Was das genau bedeutet kannst du in diesem Artikel lesen: Warum die Sprache egal ist.

Entwicklungsumgebung

IDE

Screenshot einer IDE (Eclipse)

Du brauchst ein Programm in dem du deinen Quellcode eintippen kannst und aus dem dein fertige Applikation erstellt wird. Dieses Programm ist dein Hauptarbeitsplatz beim Programmieren. Es wird Entwicklungsumgebung oder auf englisch Integrated Development Environment (kurz IDE) genannt. Die IDE beinhaltet alle Werkzeuge um dein Programm fertigzustellen. Kleine Übersicht über die typischen Werkzeuge:
  • Texteditor: In diesem kannst du deinen Quellcode bearbeiten und anzeigen. Je nach Programmiersprache werden Elemente besonders hervorgehoben, damit du den Code leichter lesen kannst.
  • Compiler/Interpreter: Dein Quelltext muss in die Maschinensprache übersetzt werden. Dies kann auf verschiedene Art und Weise geschehen. Wichtig ist hierbei, dass der Compiler/Interpreter dich hinweist wenn du Fehler in deinem Quelltext hast. Er ist dann nicht in der Lage den Code zu übersetzen. Dies ist nicht schlimm, die Fehler werden dir im Texteditor angezeigt damit du diese beheben kannst.
  • Debugger: Dieses hilfreiche Werkzeug brauchst du dann, wenn dein Programm abstürzt oder nicht das macht was es machen sollte. Du kannst dein Programm also an bestimmten Stellen anhalten und in Ruhe alles überprüfen was falsch sein könnte. So löst du Schritt für Schritt jedes Problem in deinem Quellcode.

Grundelemente einer Hochsprache

Ob du Apps programmierst, Spiele entwickelst oder professionelle Büroanwendungen erstellst. Diese Grundelemente gelten für ALLE Hochsprachen. Ich erkläre diese detailliert in meinem Kurs. Hat man diese Grundelemente vollständig gelernt, steht der Programmiererkarriere nichts mehr im Wege. Hier eine kleine Übersicht, wie diese Elemente funktionieren lernst du dann in meinem kostenlosen Tutorial.
  • Folgestruktur: Jede Programmiersprache arbeitet eine Abfolge an Befehlen ab, hast du einmal gelernt in Abfolgen und Anweisungslisten zu denken bist du bereit für den nächsten Schritt.
  • Befehle und Operationen: Nun kann man nicht einfach irgendwelche Befehle in eine Folgestruktur packen, jeder Befehl muss bekannt sein. So  kommt man auch zu den Operationen. Hast du gelernt wie man die 4 Grundrechenarten in einem Programm benutzt hast du schon mal jemanden der dir immer Rechenaufgaben für dich löst.
  • Benutzereingabe und -ausgabe: Programme müssen Befehle vom Computernutzen entgegennehmen können. Außerdem müssen sie auch am Bildschirm Informationen ausgeben können. Somit ist es wichtig zu lernen, was man im Quelltext eingeben muss, damit dies möglich ist.
  • Start und Ende: Wo fängt ein Programm an und wo ist es zuende? Damit man die Orientierung beibehält, sollte man immer wissen wo das Programm startet und auch wo es zuende ist.
  • Vergleiche: Du kennst es aus der Grundschule: 6 ist größer als 2. 5 ist kleiner als 10. 3 ist gleich 3. Beim Programmieren ist es sehr wichtig diese Vergleiche benutzen zu können, aber das ist sehr leicht zu erlernen.
  • Variablen: Es wird Punkte in deinen Programmen geben, wo du dir bestimmte Sachen abspeichern musst. Dafür benutzt man Variablen. Sie speichern Daten und Werte im Arbeitsspeicher deines Computers. Damit dein Programm nicht alles vergisst!
  • Arrays: Das sind Variablen aber in Listen und Tabellenform. Ein Array kann also mehrere Variablen speichern. Hört sich doch einfach an!
  • Zeiger/Pointer: Eine Variable muss wiedergefunden werden. Also bekommt sie im Arbeitsspeicher eine eindeutige Nummer. Diese Nummer nennt man Zeiger.
  • Entscheidungen: Ab hier wird es richtig spannend, du bringst deinem Programm bei eigene Entscheidungen zu treffen. Du stellst die Bedingungen und dein Programm entscheidet.
  • Schleifen: Hier werden keine Messer geschliffen, es geht hier um Befehle die sich wiederholen. Damit du deinem Programm nicht alles 1.000 Mal programmieren musst, benutzt du Schleifen.
  • Funktionen: Es gibt Codeabschnitte die du immer wieder verwenden kannst, das hilft dir Ordnung in deinem Programm zu halten.
  • Strukturen: Strukturen braucht man um bestimmte Datengebilde im Quelltext abzubilden. Ein Rechteck hat zum Beispiel zwei Seiten und demnach immer zwei Werte die gespeichert werden müssen. Dafür benutzt man Strukturen.
  • Klasse: Dies ist eine Weiterentwicklung zur Struktur aber noch viel mächtiger! Hier programmierst du nicht nur welche Seiten dein Rechteck hat sondern kannst auch programmieren wie es zu zeichnen ist!
Mit diesen Grundelementen kannst du bereits Programmieraufgaben lösen. Es ist nicht nur wichtig diese Elemente zu kennen, du musst vor allem wissen, wann du welches Element benötigst! Wenn du gut bist, lernst du diese Themen innerhalb eines Tages! Bist du etwas langsamer, hast du das in ca. 5-10 Tagen gelernt!

Programmiersprache

Java_func_while

Java: Funktion, Klassen, Variablen und Schleife in Aktion

Die Grundelemente machen natürlich nur Sinn in einer Programmiersprache. Die Sprache ist eine Festlegung zwischen dir und deinem Computer. Die Sprache legt fest wie du die Grundelemente im Quelltext aufschreiben musst, damit der Computer diese versteht!
Somit sehen die oben genannten Grundelemente in jeder Programmiersprache etwas anders aus und auch aus diesem Grund sagt man: „Hast du eine Programmiersprache gelernt, kannst du alle!“, da sich diese Elemente in den Sprachen immer wiederholen!
Sinnvoll ist es die Grundelemente natürlich direkt in einer Programmiersprache zu lernen. Welche Programmiersprache du zum Lernen wählst ist egal, denn welche Sprache du später benutzt, hängt vom Einsatzzweck ab. Hier ist eine kleine Übersicht für dich: Mit welcher Sprache fange ich an?.

 

Grundprinzipien

Jeder Programmierer denkt anders und somit programmiert jeder anders. Damit andere Programmierer deine Programme verstehen können ist es ratsam sich an ein paar Prinzipien zu halten. Außerdem bleibt dein Quellcode somit wartbar. Stell dir vor du müsstest den Code in 5 Jahren nochmal bearbeiten, dafür gibt es diese Prinzipien. Hier eine kleine Auswahl:
  • EVA: „Eingabe“, „Verarbeitung“ und „Ausgabe“ – Hier geht es darum zu erst alles an Werten zu sammeln die bereits vorhanden sind. Erst dann werden diese verarbeitet. Das Ergebnis wird erst zum Schluss ausgerechnet und ausgegeben.
  • DRY: „Don’t Repeat Yourself!“ oder auf deutsch „Wiederhole dich nicht!“ – Hier geht es um doppelten Quellcode. Kein Programmierer kann es abstreiten, jeder wird einmal einen Code kopieren und irgendwo anders einfügen. Problem dabei: Versteckt sich in diesem Code ein Fehler  hat man diesen Fehler verdoppelt.
  • KISS: „Keep it simple stupid“ oder auf deutsch „Mach es einfach du Dummerchen!“ – Anstatt Probleme möglichst kompliziert zu lösen solltest du dich darauf konzentrieren deinen Quelltext einfach zu gestalten. In 5 Jahren wirst du dir dafür danken.
  • MVC: Model View Controller – Dieses Prinzip ist schon für sehr fortgeschrittene Programmierer. Es geht hier darum die Anzeige von Daten sowie die Daten selbst und die Verarbeitung der Daten immer in separaten Komponenten zu halten. Dies hat den Vorteil, dass sich diese einzelnen Komponenten ohne Probleme verändern lassen. Bei diesem Prinzip ist man bereit ganz schnell in der Welt der Objektorientierten Programmierung.

Objektorientiertes Programmieren (OOP)

Mit den Grundelementen kannst du bereits kleine Programme schreiben, die großen Programme und Spiele sowie Apps programmiert man objektorientiert. Dennoch MUSST du die Grundelemente drauf haben, denn darauf baut die Objektorientierung auf. In den Grundelementen taucht bereits der Begriff Klasse auf. In der OOP dreht sich alles um diese Klassen. Klassen haben Methoden, Klassen können vererben. Klassen können ihre Elemente kapseln. Sobald du anfängst grafische Oberflächen (GUIs) zu programmieren benutzt du etliche Klassen und schreibst auch selber welche.

Grafische Programmierung (GUIs)

MessageBox_OK

Ein Dialogfenster mit OK-Knopf ist auch schon eine GUI

Wenn du das hier gerade liest, sitzt du gerade am Handy oder am Computer (wenn du es ausgedruckt hast, hast du ihn vorhin benutzt). Somit hast du bereits grafische Oberflächen benutzt. Fenster, Textfelder, Buttons, Listen und Auswahlboxen. Das sind alle Steuerelemente mit denen du den Computer bedienst. Alles über Maus, Tastatur und sogar über Touchbildschirme. Lernst du Programmieren, kommst du nicht drumherum deinem Nutzer eine Oberfläche zu bieten mit der er interagieren kann. Du solltest also lernen wie du in deiner gewählten Programmiersprache und Bibliothek grafische Oberflächen programmierst.

Daten und Datenbanken

Dasselbe wie für GUIs gilt für die Daten. Ob du ein Spiel programmierst oder du eine Onlineshop entwickelst. Die Daten deiner Nutzer müssen irgendwie gespeichert und geladen werden. In der Spieleentwicklung musst du also Spielstände und Einstellungen speichern und laden können. Der Onlineshop sollte die bestellten Artikel speichern und laden können, damit die Bestellung ausgeführt werden kann. Diese Daten können in Dateien oder in Datenbanken gespeichert werden. Welche Methode man wählt ist die Frage des Einsatzzwecks. Allerdings solltest du dies beherrschen können, sonst müssen deine Spieler immer wieder von vorne anfangen und deine Bestellungen erreichen dich nie.

Bibliotheken oder APIs

Das Rad ist bereits erfunden, du musst es nicht nochmal erfinden. Genauso ist es beim Programmieren, die meisten Funktionen die du benötigst wurden bereits von anderen Programmierern entwickelt. In den Grundelementen wirst du bereits mit Bibliotheken gearbeitet haben. Sei es nur die einfache Benutzereingabe und -ausgabe oder professionelle Benutzeroberflächen. Stell dir mal vor du müsstest jedes mal den OK-Knopf selber programmieren. Solche Funktionen sind bereits entwickelt worden. Wichtig ist für dich, dass du lernst diese Bibliotheken benutzen zu können! Wie schreibt man eine Datei auf die Festplatte? Wie liest man eine Datei von der Festplatte? Solche Funktionen sind bereits fertig. Du musst nur wissen wie du diese in deinem Programm ausführen kannst. Wenn du z.B. Apps für Android schreibst benutzt du das Android SDK. Bist du mit C# unterwegs benutzt du das .NET-Framework. Für die Spielentwicklung gibt es nochmal andere Bibliotheken. Manche sind kostenlos für andere sind Lizenzgebühren fällig. Benutzt du mein Roboterprogramm verwendest du bereits eine Bibliothek!

Entwurfsmuster

Hier kommst du in den professionellen Bereich der Softwareentwicklung. Arbeitest du mit Entwurfsmustern (auf Englisch Design Pattern) versteht dich jeder Software Entwickler. Entwurfsmuster zu lernen und richtig anzuwenden ist die Profiliga der Programmierer. In der Spieleprogrammierung wirst du nicht drumherum kommen bis zu diesem Schritt zu arbeiten. Arbeitest du bei großen Softwareprojekten mit wird auch dort oft von Entwurfsmustern gesprochen. Entwurfsmuster beschreiben Standardlösungen für oft auftretende Probleme. Hast du dir schonmal Gedanken gemacht wie der Rückgängig-Befehl programmiert wird? Andere schon und dafür gibt es ein Entwurfsmuster. Beherrscht du diese sicher und hast auch schon alle anderen „Puzzleteile“ zusammen hast du nun alles was du benötigst um Programmieren zu können. Der nächste Schritt geht dann in Richtung Softwarearchitektur.

Erfahrung

Ein wichtiges Puzzleteil. Du kannst dir quasi für jedes Puzzleteil ein Buch kaufen und es durcharbeiten. Allerdings wird dir dann noch die Erfahrung fehlen. Erst wenn du anfängst die Sachen einzusetzen und Programme zu entwickeln wirst du die nötige Erfahrung sammeln die du benötigst das nächste Große Ding zu machen. Mit viel Übung passiert es auch schon vorher.

Fazit

Du siehst, es ist nicht wenig Arbeit die du investieren musst. Du brauchst viel Durchhaltevermögen und Interesse an diesen Themen. Wichtig ist auch, dass du diese Dinge nicht immer nacheinander lernen kannst. Die IDE, Programmiersprache und die Grundelemente gehören zwangsläufig zusammen, es ist schwierig diese separat zu erlernen. Das sind also die 10 Themen die du beachten musst um Programmieren lernen zu können. Jetzt geht es darum direkt anzufangen! Starte hier und verdiene dir deine ersten drei Puzzleteile! Es ist noch Platz für zwei weitere Puzzleteile, habe ich eins vergessen? Kommentiere unten den Beitrag und wir unterhalten uns darüber!

8 Begriffe die du kennen musst

 

Wenn du anfängst Programmieren zu Lernen, kommt es ganz schnell vor, dass du mit jemanden sprichst, der dir die Fachbegriffe nur so um die Ohren haut obwohl er weiß, dass er vor einem Anfänger sitzt. Ich habe da echt schlimme Erfahrungen gemacht. Ich möchte dir hier nur 8 Begriffe geben die du kennen solltest.

Programmiersprache

Computer und Programme werden programmiert mit einer Programmiersprache. Es gibt unzählige verschiedene Sprachen und Arten von Sprachen. Die Programmiersprache ist das Werkzeug, welches zum Programmieren benutzt wird.

Quelltext/Quellcode/Sourcecode

Wenn du programmierst, schreibt du Programme in Dateien. Theoretisch kann man das gesamte Programm in eine Datei schreiben, aber das wäre unübersichtlich. Also unterteilt man das Programm in mehrere Stücke. So speicherst du ein Stück Programm in einer Datei ab. Diese Dateien sind eigentlich ganz normale Textdateien. Wir Programmierer nennen diese Quelltext oder Quellcode oder SourceCode. In diesen Dateien steht das Programm in der von dir benutzten Programmiersprache.

Compiler/Interpreter

Deinen gespeicherten Quelltext versteht dein Computer noch nicht. Also muss er diesen in seine Sprache übersetzen. Dies wird erledigt entweder von einem Compiler oder einem Interpreter. Wie die sich unterscheiden erfährst du noch früh genug. Wichtig für dich ist, dass es Programme gibt die deinen Quelltext für den Computer übersetzen.

Funktion/Anweisung/Befehl

Wenn du programmierst gibt du deinem Computer Befehle und Anweisungen. Ein Quelltext besteht somit aus vielen Anweisungen/Befehlen. Dieser Liste an Anweisungen/Befehlen kann man auch zu Funktionen zusammenfassen. Somit muss man immer wiederkehrenden Listen von Anweisungen nicht doppelt im Quelltext behalten.

Variable

Eine Variable kann sich Werte wie Zahlen oder Wörter merken. Immer wenn du dir eine Zahl oder ein Wort merken musst, benutzt du eine Variable. Eine Variable braucht man, da man den Platz für den Wert zunächst reservieren muss. Stell dir das vor wie einen Merkzettel oder einen Platzhalter. Wenn du dir etwas merken willst nimmst du einen neuen Merkzettel und schreibst da deine Zahl oder dein Wort auf. Auf jeden Zettel passt allerdings immer nur ein Wert. So musst du immer in deinem Programm eine Variable nehmen wenn du dir im Programm etwas merken willst. Das Variablen Thema erkläre ich im meinem Kurs genauer.

Typ/Variablentyp

Wie schon erwähnt können Variablen Zahlen oder Wörter speichern. Da haben wir auch schon den Typ. Entweder kann eine Variable vom Typ Zahl sein oder vom Typ Wort. Wenn du in deinem Programm schreibst dass du dir etwas merken willst, also eine Variable brauchst, musst du im Programm aufschreiben von welchem Typ diese ist, quasi: Ich brauche eine Variable die eine Zahl abspeichern kann. Es gibt ganz viele unterschiedliche Typen in Programmiersprachen und man kann auch eigene Typen erstellen. Spannend was?

Operator/Operation

Eine Operation ist eine bestimmte Art von Anweisung. Wenn man mit einem Operator arbeitet ist dies bereits eine Operation. HÄ? Ich erkläre es dir genau: Immer wenn du etwas mit zwei oder mehr Variablen machst, spricht man von eine Operation. Zum Beispiel kannst du mit Zahlen rechnen, dann spricht man von einer Rechenoperation. Addierst du zwei Variablen benutzt du ein Plus-Zeichen „+“. Das Zeichen ist der Operator. Dieser zeigt an welche Operation durchgeführt werden muss. Beispiele für Operatoren sind: + – = * / und noch viele mehr!

Debugger

Du hast ja bereits von den hilfreichen Programmen wie dem Compiler gehört. Der Debugger ist noch so ein toller Helfer, aber leider unter Programmieranfängern total unbekannt. Während der Compiler für dich deinen Quelltext übersetzt, hilft dir der Debugger beim finden von Fehlern! Was heißt Debugger eigentlich?  Einen Programmierfehler oder ein Programmabsturz, nennt man unter Programmierern einen Bug. Bug kommt aus dem englischen und heißt auf deutsch Käfer. Das „De“ vor Debugger bedeutet das Umgekehrte, zu deutsch  übersetzt ist ein Debugger ein Entkäferer. Wie macht ein Debugger dies? Mit einem Debugger kannst du dein Programm anhalten und er zeigt dir an welcher Stelle im Quelltext dein Programm gerade steht. Dann kannst du in Ruhe alle Variablenwerte angucken und den Fehler finden.

Wie gehts weiter?

Das war ein kleiner Einstieg in die Begriffe die es in der Programmierwelt gibt. Natürlich gibt es noch viel mehr. Für den Anfang solltest du mit diesen Begriffen erstmal zurecht kommen. Hast du noch weitere Begriffe? Kommentiere diesen Beitrag! Ich werde dir antworten.