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Agenda für heute, 27. Januar 2006 Interaktion mit InformatikmittelnInteraktion mit Informatikmitteln Grundlagen der Programmierung Hilfsmittel für die.

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1 Agenda für heute, 27. Januar 2006 Interaktion mit InformatikmittelnInteraktion mit Informatikmitteln Grundlagen der Programmierung Hilfsmittel für die Programmierung Webprogrammierung

2 © Institut für Computational Science, ETHZ Interaktion mit Informatikmitteln DialogbetriebEchtzeitbetriebStapelbetrieb 2/32

3 © Institut für Computational Science, ETHZ Interaktion mit Informatikmitteln Dialogbetrieb 3/32 Interaktive Eingabe von Instruktionen und Daten Ausgabe von Daten in Echtzeit Steuerung eines Programms während seiner Ausführung möglich

4 © Institut für Computational Science, ETHZ Interaktion mit Informatikmitteln Echtzeitbetrieb 4/32 Kurze Reaktionszeiten Hohe Zuverlässigkeit Messen, Regeln, Ablauf- steuerungen

5 © Institut für Computational Science, ETHZ Interaktion mit Informatikmitteln Stapelbetrieb 5/32 Vollständig spezifizierter Auftrag wird ausgeführt Keine Möglichkeit, auf den Programmablauf einzuwirken Rechenintensive Arbeiten, Routineaufgaben (z.B. autom. Backup) Batch-Dateien (.BAT), Makros

6 Interaktion mit Informatikmitteln Grundlagen der ProgrammierungGrundlagen der Programmierung Hilfsmittel für die Programmierung Webprogrammierung

7 © Institut für Computational Science, ETHZ Was ist ein Programm? Eine Folge von Instruktionen, mit denen ein Computer(programm) den Inhalt von Speicherzellen verändert. Datenstrukturen Algorithmus Sequenz Verzweigung Wiederholung Variable Datei Objekt 6/32

8 © Institut für Computational Science, ETHZ Instruktionen sind durch die Programmierumgebung vorgegeben Anwendungs- Befehle der Anwendung + ev. Anweisungen programme:einer Programmiersprache Betriebssystem:Anweisungen einer Kommandosprache Webseite:Anweisungen einer Skriptsprache Aber was führt der Prozessor schlussendlich aus? 7/32

9 © Institut für Computational Science, ETHZ Hierarchische Gliederung von Programmierumgebungen Anwendungsspezifisch Programmiersprache Assemblierer Maschinensprache Prozessor Befehlssatz INCR2; MOVR2,R0; CALCULATE ADDR1,R2; F(3) while not finished do begin if temp >= 32 then Sub Makro1 () Range("B6").Select 8/32

10 © Institut für Computational Science, ETHZ Zwei Arten der Programmausführung (vereinfacht) 1) Programm wird kompiliert (übersetzt) 2) Programm wird interpretiert Maschinen- code Compiler Quellcode Interpreter Quellcode Maschinen- code Prozessor Compiler Prozessor (Wird das Programm verändert, muss es neu kompiliert werden) 9/32

11 © Institut für Computational Science, ETHZ Nobody's perfect: Fehlerquellen Falsche Programmlogik: diese Fehler müssen wir selber finden. Nichtbeachten der Regeln der Programmiersprache: Hier kann uns ein "Debugger" helfen. 10/32

12 © Institut für Computational Science, ETHZ Debugger (Entstörer) Ein Fehlersuchprogramm, das jedes in einer Programmiersprache formulierte Programm Schritt für Schritt auf formale Fehler untersucht. Läuft das Programm, tested der Debugger auf weitere Fehler. Mit Hilfe des Debuggers werden laufende Programme angehalten und der Inhalt von Speicherplätzen dargestellt. Der Debugger kann ein- oder abgeschaltet werden. 11/32

13 © Institut für Computational Science, ETHZ Programmiersprachen: Historische Entwicklung (Bsp.) 1999 DELPHI 5 JINI 1998 Active Oberon JAVA 1995FORTRAN 95 DELPHI Object-Pascal VBA Oberon 1986 Eiffel 1985Turbo-PascalC FORTRAN 77 PASCALMODULA-2SMALLTALK 80 CBASIC 12/32

14 © Institut für Computational Science, ETHZ Spezialfall Objektorientierung InstruktionenObjekt.Methode Objekt SpeicherObjekt.Eigenschaften 13/32

15 © Institut für Computational Science, ETHZ Interaktion mit Informatikmitteln Grundlagen der Programmierung Hilfsmittel für die ProgrammierungHilfsmittel für die Programmierung Webprogrammierung

16 © Institut für Computational Science, ETHZ Hilfsmittel für den Programmentwurf Pseudocode Natürlichsprachliche, knappe Beschreibung unter Einbezug der Notation einer Programmier- sprache. Flussdiagramme Gerichtete Liniendiagramme zur Illustration von Abläufen (Programmablaufplan). Struktogramme Darstellung von Aktionen durch Blöcke, die aneinander gereiht oder ineinander geschachtelt werden (Nassi-Shneiderman- Diagramm). 14/32

17 © Institut für Computational Science, ETHZ Pseudocode Beispiel: Temperaturwerte sollen von Grad Fahrenheit in Grad Celsius umgerechnet werden. read(F) subtrahiere 32 multipliziere mit 5/9 write(C) 15/32

18 © Institut für Computational Science, ETHZ Flussdiagramme Drei elementare Konstruktionselemente für Algorithmen: Sequenz, Fallunterscheidung und Wiederholung Diese Elemente lassen sich durch geeignetes Aneinanderreihen der folgenden zwei Symbole grafisch darstellen: Operation Fallunterscheidung 16/32

19 © Institut für Computational Science, ETHZ Flussdiagramme: Sequenz read(F) T = F - 32 C = T x 5 / 9 write(C) Am Beispiel der Temperaturumrechnung: 17/32

20 © Institut für Computational Science, ETHZ Flussdiagramme: Fallunterscheidung read(F) T = F - 32 C = T x 5 / 9 write(C) Angenommen, wir rechnen die Temperaturen nur um, falls sie über dem Gefrierpunkt sind, andernfalls geben wir eine Warnung aus. F 32 Warnung wahrfalsch Pseudocode: read(F) if F >= 32 then begin subtrahiere 32 multipliziere mit 5/9 write(C) end else gebe warnung aus 18/32

21 © Institut für Computational Science, ETHZ Flussdiagramme: Wiederholung F = 0 Stopp Nun möchten wir eine Umrechnungstabelle erstellen, die für jedes ganze Grad Fahrenheit zwischen 0 und 100 die entsprechende Temperatur in Celcius angibt. F < 101 Berechne C write(F,C) erhöhe F wahr falsch Pseudocode: F = 0 solange F < 101 begin subtrahiere 32 multipliziere mit 5/9 write(F,C) F = F + 1 end 19/32

22 © Institut für Computational Science, ETHZ Struktogramme: Sequenz, Fallunterscheidung Sequenz Anweisung 1 Anweisung Anweisung n Fallunterscheidung Anweisung 1Anweisung 2 janein Bedingung b 20/32

23 © Institut für Computational Science, ETHZ Struktogramme: Wiederholung Schleife 0 bis n mal Solange Bedingung b tueAnweisungen Schleife genau n mal Schleife 1 bis n mal WiederholeAnweisungen bis Bedingung b Für i = Anfangswert bis Endwert tueAnweisungen In Struktogrammen sind unbedingte Sprünge (goto) nicht möglich. 21/32

24 © Institut für Computational Science, ETHZ Struktogramme: Beispiele Für F = 0 bis 100, Schrittw. 1 F = F -32 tueC = F 5/9 Ausgabe C Umrechnungstabelle, die für jedes ganze Grad Fahrenheit zwischen 0 und 100 die entsprechende Temperatur in Celcius angibt. Lösung einer quadratischen Gleichung. Mitteilung falls nicht lösbar (Diskriminante < 0). Eingabe: p, q a = p : 2 d = a 2 - q ja d < 0 nein Ausgabe: "nicht lösbar" h = d X1 = a + h X2 = a -h X1, X2 22/32

25 Interaktion mit Informatikmitteln Grundlagen der Programmierung Hilfsmittel für die Programmierung WebprogrammierungWebprogrammierung

26 © Institut für Computational Science, ETHZ Statische Webauftritte Kommunikationsschema für Webseiten Client Server 1. Anforderung 3. Antwort 2. Bearbeitung HTML-Seite an Client zur Interpretation senden Interaktion zwischen Web und Nutzer auf Mausklicks beschränkt "Plakatcharakter" der Kommunikation 23/32 Internet

27 © Institut für Computational Science, ETHZ Dynamische Webauftritte Serverseitig Der Server kann Anfragen qualifiziert beantworten Webdokumente werden durch Programme des Servers für den Client bedarfsgerecht aufbereitet Jede Anfrage erhält eine individuelle Antwort Clientseitig Dem Client werden HTML-Dokumente gesandt, welche Programme enthalten, die das Erscheinungsbild im Browser in Abhängigkeit von Mausaktionen oder von Zeitgebern steuern (u.a. Animationen) 24/32

28 © Institut für Computational Science, ETHZ Clientseitige dynamische Webauftritte ClientServer 1. Anforderung 3. Antwort Dynamische Effekte um den Komfort der Benutzerschnittstelle zu verbessern (z.B. Erscheinen von neuen Fenstern mit Zusatz-informationen) Bereichs- und Gültigkeitsüberprüfung von Zahlen und Texten in Formularen Hervorheben von Dokumentteilen bei Erhalt des Mausfokus 2. Bearbeitung HTML-Seite an Client zur Interpretation senden sorgfältig einsetzen! 4. Bearbeitung 25/32

29 © Institut für Computational Science, ETHZ Serverseitige dynamische Webauftritte ClientServer 1. Anforderung 3. Antwort 2. Bearbeitung Programmaufruf (*.pl) CGI (Common Gateway Interface) Am meisten verbreitete Technik um Programme in Webservern aufzurufen. Für die Programmierung selbst werden sog. Script- sprachen verwendet. 26/32

30 © Institut für Computational Science, ETHZ Was sind Scriptsprachen? Scripting Ursprünglich das Zusammenfassen von Programm- aufrufen, z.B. von Betriebssystem-Befehlen, zu einem "Drehbuch" (script), das in einer Datei gespeichert, nach belieben aufgerufen werden kann. ScriptspracheEr weiterung des Scripting um Programmier- sprachliche Elemente, um Ausführungsergebnisse des Programms beim Ablauf eines Scripts weiter verwerten zu können. (Übergabe von Resultaten an Folgeprogramm, Überspringen von Programmen, Wiederholungen). 27/32

31 © Institut für Computational Science, ETHZ Clientseitige Dynamik: Beispiel Grundlage des Webs sind HTML-Dokumente (HyperText Markup Language) HTML-Dokumente sind Textdateien, deren Inhalt durch einen Browser interpretiert wird und die mittels Hypertext- Techniken an andere Dokumente gekettet sind. Markups sind typographische Anweisungen in einem HTML- Dokument, die einem Browser angeben, wie Texte und grafische Elemente zu einem präsentablen Ganzen zu verbinden sind. 28/32

32 © Institut für Computational Science, ETHZ Markups Ein HTML-Dokument besteht aus einer Folge von Markups, die durch einen Browser der Reihe nach abgearbeitet werden. Beispiel Diese Markups codieren eine 400 x 300 Pixel grosseTabelle, die sichtbar gemacht wird (Border=1). 29/32

33 © Institut für Computational Science, ETHZ Markups Markups sind z.B.:... (Table Row) oder... (Table Data) Die Symbole:,, werden als Tags oder Marken bezeichnet, wobei eine Startmarke und eine Endmarke ist Tags werden mit Attributen ergänzt, welche die Details der Darstellung angeben: 30/32

34 © Institut für Computational Science, ETHZ Formulare: Interaktive Webseiten Durch Drücken des "Bestellen!"-Knopfes (Submit-Knopf) wird das Formular zum Ziel gesandt (gegeben durch den URL der Webseite des Formulars). 31/32

35 © Institut für Computational Science, ETHZ Formulare "Abschicken" eines Formulars Das Method -Attribut bestimmt, in welcher Form dies geschieht. Bei GET werden die Daten als "Query-String" an die Action -URL geheftet. Die Daten schliessen sich dem Fragezeichen der URL an: Ziel-URL/formular.html?Anzahl=6&Item=Birnen Der Query-String wird gewöhnlich vom Webserver an dort ablaufende Programme weitergegeben (z.B. über CGI), kann im Falle der GET - Methode aber auch HTML-Dokumenten auf der Client-Seite verfügbar gemacht werden. Datenelement Trennzeichen Hinweis: Kein Schutz gegen Missbrauch!! 32/32

36 Programmieren kann in allen Bereichen des Informatik- Arbeitsplatzes eingesetzt werden! Datenverwaltung InformationserzeugungungDatenverarbeitung Kommunikation

37 Wir wünschen Ihnen ein schönes Wochenende.


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