Vorlesungsskript - Hochschule Emden/Leer

c○ Prof. Dr. B. Bartning, HS Emden/Leer Rumpfskript ” Informatik I/II“ (WS/SS 2010/11) 17
2 Algorithmenstrukturen, Operatoren
(sprachunabhängige Betrachtung)
2.0 Überblick
Dieses Kapitel befasst sich mit den grundlegenden Möglichkeiten, wie Rechnerprogramme
formuliert werden können. Diese Erläuterungen werden unabhängig von einer bestimmten
Programmiersprache geboten; in späteren Kapiteln werden diese Grundgedanken auf die
spezielle Sprache C ++ angewandt.
Der zentrale Begriff ” Algorithmus“ und dessen Bestandteile, nämlich die ” Anweisungen“
in ihren verschiedenen Arten, bilden das Thema bis zum Unterkapitel 5. Es ist wichtig
für die Studierenden, diese Grundstrukturen kennenzulernen und sie – sprachunabhängig –
benutzen zu können. Dabei werden eine Text- und zwei Grafikformen zu ihrer Darstellung
eingeführt.
Die zu diesem Kapitel angebotenen Übungsaufgaben (s. Internet) sollen sorgfältig wahrgenommen
werden. Das Ziel ist es, Verständnis für vorformulierte Algorithmen und Kreativität
zum ” Erfinden“ von Algorithmus zu fördern. Diese Kreativität ist sicher nicht ohne weiteres
erlernbar; ein Üben und Probieren, ferner das Nach-Denken von Beispielalgorithmen sollte
sie jedoch hervorlocken können.
Das letzte Unterkapitel führt den Begriff des Operators ein, dazu die wichtigsten Operatoren,
die auf logische Ausdrücke ( ” Aussagen“) angewandt werden.
2.1 Einführung in Algorithmen
(2.10) Übb Zunächst wird der für die Informatik sehr zentrale Begriff Algorithmus eingeführt
(2.11, 2.12). In diesem Kurs spielt er bis einschließlich Kap. 7 eine wesentliche Rolle. Ein
Algorithmus besteht aus Anweisungen; die drei wichtigen Arten von Anweisungen werden
kurz vorgestellt (2.13). Zur Darstellung von Algorithmen werden hier eine Textform und zwei
grafische Formen eingeführt (2.14). In den kommenden Unterkapiteln werden die Begriffe noch
ausführlicher beschrieben.
(2.11)
(a) Algorithmus (hier): vollständige, eindeutige, nicht widerspüchliche, durchführbare, (statisch)
endliche Verfahrensvorschrift zur Lösung einer bestimmten Klasse gleichartiger Probleme
in endlich vielen Schritten.
Anm In Spezialfällen, z. B. bei einer Prozesssteuerung, ist eine dynamische Endlichkeit ( ” in endlich
vielen Schritten“) unerwünscht.
(b) Programm (hier): Algorithmus, formuliert in einer für einen Rechner direkt oder indirekt
verständlichen Sprache.
(2.12) Die Abarbeitung eines Algorithmus wird auch Prozess genannt. Die Einheit, die einen
Algorithmus abarbeitet, heißt Prozessor.
(2.13)
Anm Der genannte Prozess ist nicht zu verwechseln mit dem (natürlichen oder technischen) Prozess
für eine Prozesssteuerung (z. B. für einen Prozessrechner).
(a) Bei der Formulierung von Algorithmen unterscheidet man zwei verschiedene Arten von Anweisungen:
• Anweisungen, die direkt durchgeführt werden sollen,
• Steueranweisungen oder Kontrollstrukturen: diese geben an, ob, unter welcher Bedingung,
wie oft o. ä. eine oder mehrere Anweisungen ausgeführt werden sollen.
Hierbei gibt es zwei (Unter-)Arten:
◦ Auswahl: die Abarbeitung unterliegt einer Bedingung,
◦ Wiederholung: die Abarbeitung wird – abhängig von einer Bedingung – ggf. mehrfach
durchgeführt.