STRUKTURIERTE PROGRAMMIERUNG: FUNKTIONEN, BEISPIELE, VORTEILE, ANWENDUNGEN - TECHNOLOGIE - 2025

Die strukturierte Programmierung ist eine Bestimmung beim Entwurf und der Konstruktion von Software, um die Komplexität unter Berücksichtigung der Besonderheiten des menschlichen Denkens besser verwalten zu können. Jedes Programm basiert auf einem Algorithmus und kann durch ein Logikschema dargestellt werden.

Es entstand aus der zunehmenden Komplexität computergestützter Programme. Es ist ein neues Programmierschema geworden, das neue Techniken entwickelt hat, um Programme zu erstellen, die länger sicher betrieben werden können.

Entscheidungsstruktur und Sequenzstruktur in der strukturierten Programmierung. Quelle: I.hidekazu CC BY-SA (httpscreativecommons.orglicensesby-sa4.0)

Dank der rasanten Entwicklung der computergestützten Datenverarbeitung konnten Ende der 1960er Jahre immer komplexere Probleme gelöst werden. Das Verstehen, Debuggen und Ändern dieser Programme war jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, die sie unzuverlässig machten.

Die großen Computerprogramme, die für diese Probleme erstellt wurden, hatten Quellcodes, die so lang und unstrukturiert waren, dass es selbst für ihre eigenen Autoren ziemlich kompliziert geworden war, mit einiger Logik darauf zuzugreifen und zu navigieren.

Ursprung

Programmierer verwendeten den Befehl "goto" in Programmiersprachen, um eine bedingte Verzweigung durchzuführen, die häufig zur Lesbarkeit führte und einen logischen Kontext nicht bewahrte.

In dieser Softwarekrise begann zu überlegen, ob eine allgemeine und disziplinierte Methodik systematisch entwickelt werden könnte, die verfeinerte Programme ermöglichen würde. Als Antwort auf diesen Ansatz wurde die strukturierte Programmiermethode geboren.

1968 veröffentlichte Dijkstra den Artikel "Gehe zu, der als schädlich eingestufte Befehl", in dem er darauf hinwies, dass die wahllose Verwendung dieses Befehls die Lesbarkeit und das Verständnis von Computerprogrammen negativ beeinflusst.

Niklaus Wirth entwarf eine neue Programmiersprache namens Pascal, die 1970 veröffentlicht wurde. Seitdem wurde sie ausgiebig verwendet, um das Design strukturierter Programmierung zu lehren.

Eigenschaften

Dieser Programmiermodus zeichnet sich dadurch aus, dass Programmierer den Quellcode ihrer Programme in logisch strukturierte Blöcke fragmentieren können, die aus Schleifen, Logikblöcken und bedingten Befehlen bestehen.

Das Ziel der strukturierten Programmierung besteht darin, Programme zu erstellen, die einfach zu schreiben, zu debuggen und zu ändern sind. Die erhaltenen Programme sind klar, geordnet, verständlich, ohne Sprünge.

Strukturierte Programmiertheorie

Dijkstra entwickelte eine Theorie im Zusammenhang mit strukturierter Programmierung, die darauf hinwies, dass es beim Entwerfen eines Programms zweckmäßig ist, die folgenden Grundlagen zu berücksichtigen:

- Der Struktursatz, der besagt, dass jedes Programm mit nur drei wesentlichen Kontrollstrukturen kompiliert werden kann: sequentielle Struktur, alternative Struktur und sich wiederholende Struktur.

- Wenn Sie die Programme skizzieren, wird empfohlen, die absteigende Technik anzuwenden, die auch von oben nach unten aufgerufen wird.

- Die Gültigkeits- und Sichtbarkeitsbereiche von Variablen und Datenstrukturen müssen begrenzt sein.

Kontrollstrukturen

Der Struktursatz zeigt, dass jeder Algorithmus mit einem einzelnen Start- und Endpunkt als eine Zusammensetzung von drei Kontrollstrukturen gebildet werden kann.

Durch die logische und klare Programmierung dieser unterstützten Kontrollstrukturen ermöglicht die strukturierte Programmierung eine effiziente Annäherung an Funktionen mit jedem Schwierigkeitsgrad.

Sequenz oder lineare Struktur

Diese Struktur ist einfach die Folge oder Abfolge von zwei oder mehr Operationen oder Befehlen.

Entscheidungsstruktur oder Alternativen

Es ist die Auswahl eines Befehls zwischen zwei möglichen Alternativen. Es ist auch erlaubt, zwischen mehr als zwei Alternativen zu wählen.

Schleife oder sich wiederholende Struktur mit einer ersten Frage

Bestimmte Befehle werden wiederholt, solange eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Der Zyklus kann auch mit einem Zähler durchgeführt werden.

Unabhängig von der Programmiersprache

Die strukturierte Programmierung basiert auf genau definierten Funktionsmodulen, die nach der spezifischen Art des Problems geordnet sind. Diese Programmierung ist eine unabhängige Methode der Programmiersprache, die eher wie ein Programmierstil wirkt.

Es ist eine Möglichkeit, Programme nach festgelegten Regeln unter Verwendung bestimmter Kontrollstrukturen zu entwickeln.

Durch die strukturierte Programmierung können Programme unabhängig von der Maschinensprache in Pseudocode geschrieben werden, nahezu natürlich, in jede Programmiersprache konvertierbar.

Strukturierte Programmierbeispiele

Fast jedes Beispielcode-Snippet in einer modernen Programmiersprache ist ein Beispiel für strukturierte Programmierung.

Diese Programmierung verwendet Schleifen, Bedingungen und Unterprogramme, um den Fluss und die Modularität zu steuern und das Lesen und Wiederverwenden des Codes zu vereinfachen.

Reihenfolge

Eine Liste von Anweisungen kann der Reihe nach von oben nach unten ausgeführt werden. In diesem Fall wird als Beispiel ein Programm in natürlicher Sprache zum Backen von Brot angegeben:

- Mehl hinzufügen.

- Hefe hinzufügen.

- Füge Salz hinzu.

- Mischen.

- Wasser hinzufügen.

- Kneten.

- Den Teig gehen lassen.

- Backen.

Wiederholung

Ein Anweisungsblock wird wiederholt, solange eine Bedingung erfüllt ist. Zum Beispiel: Geschirr spülen.

Auswahl

Es wird höchstens eine Aktion aus mehreren alternativen Bedingungen ausgewählt. Zum Beispiel: Bestellen Sie die Mail.

Strukturierte Programmierung in Visual Basic

Reihenfolge

Zeilen oder Codeblöcke werden in sequentieller Reihenfolge geschrieben und ausgeführt. Zum Beispiel haben Sie:

x = 6

y = 12

z = x + y

WriteLine (z)

Wiederholung

Ein Codeblock wird wiederholt, während eine Bedingung erfüllt ist. Die Anzahl der Ausführungen des Blocks ist unbegrenzt. Beispiel:

x = 2

Solange x <100 ist

WriteLine (x)

x = x * x

Ende

Auswahl

Ein Codeblock wird ausgeführt, wenn eine Bedingung erfüllt ist. Der Codeblock wird höchstens einmal ausgeführt. Beispiel:

x = ReadLine ()

Wenn x Mod 2 = 0 ist

WriteLine ("Die Zahl ist gerade")

Ende von ja

Vorteil

- Es sind Programme, die die Bedürfnisse der Kunden erfüllen.

- Obwohl das Generieren des Codes zunächst länger dauert, führt dies häufig zu Code, der beim ersten Ausführen fehlerfrei ausgeführt wird.

- Es ähnelt dem Wortschatz von Wörtern und Symbolen in Englisch.

- Es ist einfach, Änderungen im Programm mit neuen Spezifikationen in der Zukunft zu handhaben.

- Sie sind leichter zu warten.

- Es ist einfach zu bedienen und zu verstehen. Möglicherweise wird weniger Zeit benötigt, um den Code zu schreiben. Es ist einfacher zu lernen.

- In einer Hochsprache geschriebenes Programm kann in viele Maschinensprachen übersetzt werden. Daher kann es auf jedem Computer ausgeführt werden, für den es einen geeigneten Übersetzer oder Compiler gibt.

- Sie sind eher problemorientiert als maschinenorientiert.

- Es ist unabhängig von dem Computer, auf dem es verwendet wird. Mit anderen Worten, Programme, die in Hochsprachen entwickelt wurden, können auf jedem Computer ausgeführt werden.

Klarere Programme

Strukturierte Programmierung verringert die Möglichkeit, dass eine Funktion eine andere beeinflusst. Dies macht Programme klarer, da globale Variablen entfernt werden, um durch lokale Variablen ersetzt zu werden.

Aufgrund dieser Änderung kann der Speicherzuweisungsspeicherplatz, den eine globale Variable belegt, gespeichert werden.

Leicht zu verstehen

Die Organisation hilft dabei, die Programmierlogik leicht zu verstehen, um die Logik hinter den Programmen zu verstehen.

Es hilft auch Neulingen aus jedem Technologieunternehmen, Programme zu verstehen, die von anderen Branchenmitarbeitern erstellt wurden, und erleichtert so das potenzielle Debuggen von Code.

Nachteile

- Der Übersetzer oder Compiler muss die Hochsprache in Maschinensprache übersetzen. Daher muss bei der Nutzung der Computerzeit ein Preis gezahlt werden.

- Der vom Compiler generierte Objektcode kann im Vergleich zu einem äquivalenten Assembler-Programm ineffizient sein.

Gleicher Code wiederholt

Der geschriebene Code kann in verschiedenen Teilen des Programms erscheinen. Aufgrund seiner Lage kann es für verschiedene Probleme anfällig sein. Programme haben Variablen, was bedeutet, dass sie in verschiedenen Teilen des Programms unterschiedliche Werte annehmen können.

Das Ändern von Datentypen ist umständlich

Die Art der Daten stammt aus vielen Funktionen. Wenn Änderungen an diesem Datentyp auftreten, muss daher die entsprechende Änderung an jedem Ort vorgenommen werden, der auf diesen Datentyp innerhalb des Programms einwirkt. Dies ist eine sehr zeitaufwändige Aufgabe, wenn das Programm sehr groß ist.

Der Fall einer Softwareentwicklung kann in Betracht gezogen werden, bei der mehrere Programmierer als Team in einer Anwendung arbeiten. In einem strukturierten Programm wird jedem Programmierer zugewiesen, einen bestimmten Satz von Funktionen und Datentypen zu erstellen.

Daher werden verschiedene Programmierer verschiedene Funktionen, deren Datentypen miteinander geteilt werden, separat behandeln.

Die anderen Programmierer im Team sollten die Änderungen der von einem Programmierer vorgenommenen Datentypen und der von ihnen verarbeiteten Datentypen widerspiegeln. Andernfalls müssen mehrere Funktionen neu geschrieben werden.

Anwendungen

Die strukturierte Programmierung hat für Millionen von Programmen und Milliarden von Codezeilen gut funktioniert. Es gibt keinen Grund, es zu verwerfen.

Insbesondere bei Programmen, die Daten verarbeiten, und bei der Verarbeitung von Zahlen, die beide einmal ausgeführt werden, um eine Antwort zu erhalten, hat es sehr gut funktioniert.

Zwei Merkmale definieren die Probleme, die rein strukturiert angegangen werden können, gut:

- Die zu verarbeitenden Daten stimmen eng mit den Datentypen überein, die in die Sprache integriert sind, im Allgemeinen Zahlen und Zeichenfolgen.

- Das Programm folgt einem genau definierten Kontrollfluss, um basierend auf einigen Eingaben ein einzelnes Ergebnis zu erzielen.

Computerprogramme mit diesen Merkmalen umfassen neben vielen Lehrbuchbeispielen traditioneller Informatikkurse viele wissenschaftliche, technische und Textverarbeitungsanwendungen.

Es überrascht nicht, dass dies genau die Arten von Programmen sind, die die ersten Leute, die Programmiersprachen erfanden, lösen wollten.

Objekthandhabung

Die meisten modernen Programmiersprachen sind folgendermaßen strukturiert: Was Sie in Ihrem Programm haben, sind Objekte, und der meiste Code besteht aus verschiedenen Methoden zur Verwendung der in diesen Objekten gespeicherten Daten.

Ein strukturiertes Programm hat im Allgemeinen die Kontrolle darüber, was passiert und wann es passiert, während ein ereignisbasiertes Programm in der Lage sein muss, zu unvorhersehbaren Zeiten auf Ereignisse zu reagieren.

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