Programmierkurs für absolute Anfänger  Perl, Praat & bash Caren Brinckmann Sommersemester 2005 http://www.coli.uni-saarland.de/~cabr/teaching.php

Motivation stupide Arbeiten dem Computer überlassen weniger Zeit und konsistenter als von Hand Wiederholungen / Änderungen / Fehlerbehebung leicht möglich Arbeiten mit großen Datenmengen möglich Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Beispiele Intonationsuntersuchung: Wörter aus der Datenbank CELEX heraussuchen, die nur aus stimmhaften Lauten bestehen Perzeptionsexperiment "pieps" vor wav-Dateien einfügen Ausgabedaten von SCAPE für statistische Analyse umformatieren Produktionsexperiment: Daten mit Praat labeln, Werte in tabellarischer Form ausgeben und für statistische Analyse umformatieren Analyse eines annotierten Korpus: durchschnittliche Dauerwerte aller Laute Häufigkeiten von Tilgungen und Ersetzungen Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Ziele programmiertechnische Grundkonzepte verstehen Aufgaben strukturiert analysieren und als Algorithmus formulieren können einfache Programme selbst schreiben können klaren Programmierstil aneignen Fehler suchen und finden fremde Programme verstehen und verändern können selbstständig weiterlernen können Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Kursinhalt Sprachen Daten Schwerpunkt: Perl höhere Programmiersprache sehr gut geeignet für die Verarbeitung von großen Textmengen Praat-Skripte: automatisierte Analyse von Sprachdateien Shell-Skripte (bash): Wiederholung von UNIX-Befehlen Daten CELEX: lexikalische Datenbank (Deutsch, Englisch, Niederländisch) mit Informationen über Aussprache mit Silbengrenzen Morphologie und Syntax Worthäufigkeit Kiel Corpus: gelesene und spontane Sprachdaten segmentelle und prosodische Annotation Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Vorstellungsrunde Name und Studienfächer? Vorwissen: Programmiererfahrung? Windows/Unix-Kenntnisse? Praat? Motivation: was würdest Du gerne können? Erwartungen, Wünsche? Wünsche: vielleicht warst Du schon einmal in einem anderen Programmierkurs: was war gut, was hast Du vermisst? Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Organisatorisches Di: Vorlesung (5.09) Fr: Übung (5.08)  Besprechung der bearbeiteten Übungsaufgaben  Ausgabe der neuen Übungsaufgaben CIP-Pool (5.08): Einloggen unter Linux und unter Windows möglich? Wenn nicht  Systemgruppe eigene e-mail Adresse schicken an: cabr@coli.uni-sb.de Übung: Ihr stellt Eure Lösungen vor! -> fremde Programme lesen lernen Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Scheinerwerb (1) regelmäßige Anwesenheit: max. 2 Vorlesungen und 2 Übungen verpassen Übungsaufgaben 1 Woche Bearbeitungszeit Bearbeitung zu zweit! Abgabe per e-mail (cabr@coli.uni-sb.de) 2 schriftliche Kurztests im Laufe des Semesters Termine werden rechtzeitig bekanntgegeben Minimum: 50% der Gesamtpunktzahl über beide Tests Abschlussaufgabe kleines, abgegrenztes Projekt eigene Vorschläge möglich Programmierung + Dokumentation Erklärung: Hauptaugenmerk auf Praxis! Programmieren lernt man nur durch eigenes Programmieren, eigene Erfahrung mit Prolog-Kurs Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Scheinerwerb (2) Endnote: Übungsaufgaben: 40% Kurztests: 20% Abschlussaufgabe: 40% Fragen? Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Einführendes Beispiel Daten: g 40 u: 156 t 65 @ 52 n 80 t 72 a: 267 k 91 Aufgabe: Algorithmus, der die Dauer der Äußerung berechnet lies aus der Eingabedatei die Dauerwerte ein summiere die Einzeldauern auf gib die Summe aus Verarbeitung Eingabe Ausgabe Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Was ist ein Algorithmus? Bearbeitungsvorschrift, die aus elementaren Grundschritten besteht: Lesen Schreiben arithmetische Operation Vergleichen Springen liefert auf eine eindeutig festgelegte Weise zu jeder vorgegebenen Eingabe in endlich vielen Schritten eine Ausgabe jedes Programm führt mindestens einen Algorithmus aus Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Flussdiagramm: Gesamtdauer Datei öffnen START gesamtdauer := 0 alle Zeilen gelesen? lies die nächste Zeile nein ja Ausgabe gesamtdauer Zeile aufteilen in Einzelelemente: nenne 1. Wert einzellaut nenne 2. Wert einzeldauer Datei schließen STOP kursiv: Variablen gesamtdauer := gesamtdauer + einzeldauer Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Elemente von Flussdiagrammen Grenzstelle START Verzweigung STOP Ein-/Ausgabe (Lesen/Schreiben) Übergangsstelle allgemeine Operation Ablauflinien Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Beispiel: Durchschnittsdauer START Datei öffnen gesamtdauer := 0 anzahl_laute := 0 alle Zeilen gelesen? lies die nächste Zeile nein Zeile aufteilen in Einzelelemente: nenne 1. Wert einzellaut nenne 2. Wert einzeldauer gesamtdauer := gesamtdauer + einzeldauer anzahl_laute := anzahl_laute + 1 ja Ausgabe durchschnittsdauer Datei schließen STOP durchschnittsdauer := gesamtdauer / anzahl_laute Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Beispiel: Durchschnittsdauer von 't' START Datei öffnen gesamtdauer_t := 0 anzahl_laute_t := 0 alle Zeilen gelesen? lies die nächste Zeile nein Zeile aufteilen in Einzelelemente: nenne 1. Wert einzellaut nenne 2. Wert einzeldauer ja Ausgabe durchschnittsdauer_t Datei schließen STOP durchschnittsdauer_t := gesamtdauer_t / anzahl_laute_t ja gesamtdauer_t := gesamtdauer_t + einzeldauer anzahl_laute_t := anzahl_laute_t + 1 einzellaut = 't' ? nein Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Beispiel: Durchschnittsdauer aller Dateien in einem Verzeichnis öffnen gesamtdauer := 0 anzahl_dateien := 0 START alle Dateien verarbeitet? durchschnittsdauer := gesamtdauer / anzahl_dateien ja nein Ausgabe durchschnittsdauer verarbeite nächste Datei mit Unterprogramm "gesamtdauer" nenne Rückgabewert gesamtdauer_datei Verzeichnis schließen gesamtdauer := gesamtdauer + gesamtdauer_datei anzahl_dateien := anzahl_dateien + 1 STOP Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Übung Daten: g 40 u: 156 t 65 @ 52 n 80 t 72 a: 267 k 91 @ 52 n 80 t 72 a: 267 k 91 Aufgaben: Flussdiagramm für ein Programm, das den längsten Laut und seine Dauer ausgibt a: 267 die maximale Dauer von 't' ausgibt 72 Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Höhere Programmiersprachen (1) erlauben strukturierte Beschreibung von Algorithmen der "Quellcode" eines Programms wird automatisch in entsprechende Maschinenbefehle übersetzt: kompilierte Sprachen, z.B. C, C++ Quellcode  Compiler  lauffähiges Binary Vorteil: kompilierte Programme sind sehr schnell Nachteil: maschinenabhängig Skriptsprachen oder interpretierte Sprachen, z.B. bash, Praat-Skriptsprache: Interpreter führt den Quellcode direkt aus Vorteil: maschinenunabhängig, Übersetzungsschritt fällt weg Nachteil: langsamer interpretative Sprachen und virtuelle Maschinen, z.B. Perl, Java: Mischform von Compiler und Interpreter Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Höhere Programmiersprachen (2) imperativ-prozedural: Pascal, Basic, Perl, Skriptsprachen klassische Aufgabenstellung: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe "wie?": Weg zur Lösung = Folge von Operationen Hauptprogramm mit Unterprozeduren objektorientiert: C++, Java Zusammenfassung von Daten und auf diesen Daten operierenden Algorithmen zu Objekten deklarativ: Lisp, Prolog "was?": Beschreibung was berechnet werden soll, nicht wie diese Rechnung durchzuführen ist Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Syntax & Semantik Syntax: Die Programme müssen der fest vorgeschriebenen Grammatik der jeweiligen Programmiersprache gehorchen Quellcode muss syntaktisch korrekt sein, damit er vom Compiler-Interpreter übersetzt werden kann Beispiel (Perl): $z=$x+$y; ## syntaktisch korrekt $z=$x plus $y; ## syntaktisch falsch Semantik: Bedeutung des jeweiligen programmiersprachlichen Konstrukts  was bewirkt es, wenn es ausgeführt wird Programme können syntaktisch korrekt sein, aber semantisch falsch! Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Sprachelemente imperativ-prozeduraler Programmiersprachen (1) sequenzielle Ablauforientierung: Anweisungen werden nacheinander ausgeführt Anweisungen erzeugen oder verändern Werte Konstante: Objekt mit einem Wert, der sich über die ganze Programmablaufzeit nicht ändert Variable: Objekt, das während des Programmablaufs beliebig oft seinen Wert ändern kann hat immer einen festen Namen Typisierung: in vielen Sprachen haben Variablen einen Typ, z.B. dürfen sie nur Zahlen oder Zeichen enthalten Feld / Array / Vektor: Liste von durchnummerierten Variablen, z.B. dauer0, dauer1, dauer2 Felder fangen in vielen Programmiersprachen mit Index 0 an! Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Sprachelemente imperativ-prozeduraler Programmiersprachen (2) Operator: erzeugt aus einem oder zwei Werten (= Operanden) einen neuen Wert unäre Operatoren haben einen Operanden, z.B. -2 binäre Operatoren haben zwei Operanden, z.B. 2 * 3 Präzedenz von Operatoren  im Zweifelsfall Klammern setzen, z.B. (4 * 3) + 10 Ausdruck: besteht aus Konstanten, Variablen und Operatoren, z.B. $x + $y (addiert die Werte der Variablen $x und $y) Zuweisung: setzt den Wert einer Variablen auf den Wert eines Ausdrucks, z.B. $z = $x + $y Achtung: Vergleich (==) vs. Zuweisung (=) Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Kontrollstrukturen Verzweigung / bedingte Anweisung Schleifen prüft, ob eine bestimmte Aussage wahr ist ist sie wahr, wird ein bestimmter Programmteil ausgeführt, sonst ein anderer (oder nichts) Schleifen ein bestimmter Programmteil wird mehrmals durchlaufen, solange oder bis eine bestimmte Aussage wahr ist Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Prozeduren und Funktionen Strukturierung und Teamarbeit Prozedur: Unterprogramm, das für sich alleine lauffähig ist, und das beliebig oft wiederverwendet werden kann Funktion: Prozedur, die nach Beendigung ihrer Arbeit zusätzlich einen Wert zurückliefert Funktionen und Prozeduren können Parameter haben, d.h. Eingabedaten, mit denen sie arbeiten Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

Wahrheitswerte Überprüfung einer Aussage auf ihren Wahrheitsgehalt, z.B. einzellaut = 't'  Aussage hat einen Wahrheitswert Kodierung von Wahrheitswerten: 0 = falsch 1 = wahr logische Operatoren: nicht, oder, und A nicht A 1 A B A oder B A und B 1 Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

komplexe Aussagen Präzedenz der logischen Operatoren: nicht hat eine höhere Präzedenz als und und hat eine höhere Präzedenz als oder "Gurken sind rot und 5 ist gerade oder Juli ist ein Sommermonat"  "Gurken sind rot und (5 ist gerade oder Juli ist ein Sommermonat)" Übung: wahr oder falsch? 4 ist ungerade oder Juli ist ein Sommermonat 4 ist ungerade und Juli ist ein Sommermonat 7 ist ungerade und 3 mal 5 ist 15 nicht 4 ist gerade 3 plus 4 ist 7 oder 7 ist ungerade und 3 mal 5 ist 17 (3 plus 4 ist 7 oder 7 ist ungerade) und 3 mal 5 ist 17 nicht (4 ist ungerade oder Juli ist ein Sommermonat) nicht 4 ist ungerade und Juli ist ein Sommermonat Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1

zum Nachlesen Ziegler, Joachim (2002): Programmieren lernen mit Perl. Kapitel 1. Berlin: Springer. im Handapparat in der Bibliothek Programmierkurs für absolute Anfänger – Sitzung 1