Einführung in die Software-Entwicklung mit Delphi Teil 2 Klaus Becker 2005

Miniprojekt „Chiffrierung“ PYLZFOWBNQCYBUVNCBLGYCHY AYBYCGMWBLCZNYHNTCZZYLN VDOYHFDHVDU Datenmodelle entwickeln Zeichen und Zeichenketten verarbeiten Schnittstellenbeschreibungen lesen Vordefinierte Komponenten benutzen Module testen und Fehler suchen

Ein einfaches Chiffriersystem Teil 1 Ein einfaches Chiffriersystem

Chiffrierung nach Caesar PYLZFOWBNQCYBUVNCBLGYCHY AYBYCGMWBLCZNYHNTCZZYLN VDOYHFDHVDU A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C Schlüssel: 3 Quelltext: Geheimtext: SALVECAESAR VDOYHFDHVDU

Chiffriersystem Schlüssel Schlüssel Quelltext Geheimtext Quelltext 3 3 SALVECAESAR VDOYHFDHVDU SALVECAESAR Quelltext Geheimtext Quelltext Verschlüsselung Entschlüsselung A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Zielsetzung Ziel ist es, ein System zu entwickeln, mit dem der Benutzer Texte nach der Caesar-Methode verschlüsseln und wieder entschlüsseln kann.

Anforderungen /1/ Der Benutzer kann Texte selbst eingeben. /2/ Der Benutzer kann den Schlüssel (0..25) vorgeben. /3/ Der verschlüsselte Text wird angezeigt und kann auch wieder entschlüsselt werden. /4/ Erweiterung: Das Programm bereitet den Text geeignet vor: entfernt Leerzeichen; wandelt Umlaute um etc. ...

Erweitertes Datenmodell Schlüssel Schlüssel 3 3 SALVECAESAR VDOYHFDHVDU SALVECAESAR Quelltext Geheimtext Quelltext Verschlüsselung Entschlüsselung quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; Daten procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; Operationen auf den Daten

Erweitertes Datenmodell Implementierung unit Unit1; interface uses Windows, ...; type TForm1 = class(TForm) ... BVerschluesseln: TButton; BEntschluesseln: TButton; procedure BVerschluesselnClick(Sender: TObject); procedure BEntschluesselnClick(Sender: TObject); private { Private-Deklarationen } quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; public { Public-Deklarationen } end; var Form1: TForm1; Erweitertes Datenmodell

Implementierung implementation {$R *.DFM} procedure TForm1.verschluesseln; begin // ... end; procedure TForm1.BVerschluesselnClick(Sender: TObject); begin // Daten aktualisieren schluessel := StrToInt(ESchluessel.Text); quelltext := EQuelltext.Text; // Daten verarbeiten verschluesseln; // Benutzungsoberfläche aktualisieren EGeheimtext.Text := geheimtext; end; ... end. Algorithmus zur Operation Ausführung der Operation

Exkurs: Datentyp „char“ Mit Hilfe des Datentyps „char“ werden in Delphi / Pascal Zeichen beschrieben. Die zulässigen Zeichen und ihre Nummerierung werden durch den ASCII-Code festgelegt. Code Zeichen ... ... 10 LF ... ... 13 CR ... ... 65 'A' 66 'B' ... ... 90 'Z' ... ... 97 'a' 98 'b' ... ... 122 'z' ... ... ASCII-Zeichensatz Beachte: Darstellung mit Hochkommata http://de.selfhtml.org /inter/zeichensaetze.htm Zulässige Zeichen

Exkurs: Datentyp „char“ Mit Hilfe der Operationen „ord“ und „chr“ kann man die Zuordnung zwischen Code und Zeichen wechselseitig bestimmen. Code Zeichen ... ... 10 LF ... ... 13 CR ... ... 65 'A' 66 'B' ... ... 90 'Z' ... ... 97 'a' 98 'b' ... ... 122 'z' ... ... Operation „Kodieren“ ord: char  {0 ... 255} ord('A')  65 Operation „Dekodieren“ chr: {0 ... 255}  char chr(65)  'A'

Exkurs: Datentyp „string“ Mit Hilfe des Datentyps „string“ werden in Delphi / Pascal Zeichenketten beschrieben. 'Hallo' 'SALVE CAESAR!' 'Delphi 8.0' '' 'unit Unit1;[LF][CR]interface[LF][CR]uses [LF][CR]Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, Spin;' Beachte: Darstellung mit Hochkommata Zeichenkette mit Steuerzeichen für Zeilenumbrüche Leere Zeichenkette Im voreingestellten Status kann eine Zeichenkette vom Datentyp „string“ bis etwa 231 Zeichen lang sein.

Exkurs: Datentyp „string“ var quelltext: string; c: char; n: integer; quelltext := 'Hallo!'; // quelltext: 'Hallo!' n := length(quelltext); // n: 6 c := quelltext[1]; // c: 'H' quelltext[1] := 'h'; // quelltext: 'hallo ' quelltext := quelltext + ' Caesar' // quelltext: 'hallo Caesar' n := length(quelltext); // n: 12 Längenbestimmung Zugriff auf Zeichen Konkatenation Der Zugriff auf die einzelnen Zeichen einer Zeichenkette erfolgt über einen Index. Die Länge einer Zeichenkette bestimmt man mit der vordefinierten Operation „length“: Zeichenketten kann man mit dem Konkatenationsoperator „+“ aneinander hängen.

Verschlüsselungsalgorithmus Wir gehen zunächst davon aus, dass der Quelltext nur aus Großbuchstaben besteht. Code Zeichen ... ... 65 'A' 66 'B' 67 'C' 68 'D' 69 'E' 70 'F' ... ... ord: char  {0; ...; 255} ord('B')  66 chr: {0; ...; 255}  char chr(69)  'E'

Implementierung als Unterprogramm Ein Unterprogramm ist eine Programmeinheit, die Anweisungen zur Lösung eines Teilproblems zu einer neuen Einheit zusammenfasst. Deklaration des Unterprogramms procedure TForm1.verschluesseln; var i, n: integer; begin geheimtext := ''; for i := 1 to length(quelltext) do begin n := ord(quelltext[i]); n := n + Schluessel; if n > 90 then n := n-26; geheimtext := geheimtext + chr(n); end end; ... begin ... verschluesseln; ... end; Aufruf des Unterprogramms

Aufgabe Ergänzen Sie den Algorithmus zum Entschlüsseln. Code Zeichen ... ... 65 'A' 66 'B' 67 'C' 68 'D' 69 'E' 70 'F' ... ... ord: char  {0; ...; 255} ord('B')  66 chr: {0; ...; 255}  char chr(69)  'E'

Aufgabe Implementieren Sie die Algorithmen. Ergänzen Sie hierzu das bereits erstellte Programmfragment im Verzeichnis „Caesar1-Grundprogramm-Aufgabe“.

Aufgabe Das Programm soll anschließend wie folgt verbessert werden: - Im Quelltext sollen alle Kleinbuchstaben in Großbuchstaben umgewandelt werden. - Im Quelltext sollen alle Umlaute durch Vokalkombinationen ersetzt werden. - Im Quelltext sollen alle Sonderzeichen (wie Leerzeichen, Satzzeichen etc.) gelöscht werden. Beispiel: Ich würde gerne dösen.  ICHWUERDEGERNEDOESEN Hierzu soll ein zusätzlicher Button eingeführt werden (vgl. nächste Folie).

Aufgabe

Schnittstelle eines Unterprogramms Teil 2 Schnittstelle eines Unterprogramms

Zielsetzung Die Vorbereitung des Quelltextes lässt sich auch mit Hilfe vordefinierter String-Operationen (Length, Pos, Delete, Insert) implementieren. Hierzu muss man genau wissen, wie diese String-Operationen benutzt werden können. Alle Informationen, die man zur Benutzung einer Operation benötigt, werden in einer sog. Schnittstellenbeschreibung festgelegt. Ziel ist es hier, den Umgang mit Schnittstellenbeschreibungen kennen zu lernen.

Schnittstellenbeschreibungen function Length(S: string): integer; Beschreibung: Length gibt die Anzahl der im angegebenen String vorhandenen Zeichen zurück. Beispiel: Anzahl := Length('Delphi'); {Anzahl: 6} Delphi-Hilfe function Pos(Substr: string; S: string): integer; Beschreibung: Pos sucht in dem String S nach dem Teilstring Substr. Wird der Teilstring gefunden, gibt Pos den Integer-Index des ersten Zeichens von Substr in S zurück. Die Groß/Kleinschreibung wird von Pos nicht berücksichtigt. Ist Substr nicht vorhanden, wird der Wert 0 zurückgegeben. Beispiele: Position := Pos('hi', 'Delphibuch'); {Position: 5} Position := Pos('Hi', 'Delphibuch'); {Position: 5} Position := Pos('hihi', 'Delphibuch'); {Position: 0} Delphi-Hilfe

Schnittstellenbeschreibungen procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer); Beschreibung: Delete entfernt, beginnend mit S[Index], Count Zeichen aus dem String S. Ist der Wert von Index größer als die Länge von S, werden keine Zeichen gelöscht. Werden mit Count mehr Zeichen angegeben, als beginnend bei S[Index] im String vorhanden sind, wird der Rest des Strings gelöscht. Beispiel: {Wort: 'Delphibuch'} Delete(Wort, 4, 3); {Wort: 'Delbuch'} Delphi-Hilfe procedure Insert(Source: string; var S: string; i: integer); Beschreibung: Insert fügt Source in S an der Position S[i] ein. Beispiel: {Wort: 'Delbuch'} Insert('phi', Wort, 4); {Wort: 'Delphibuch'} Delphi-Hilfe

Schnittstellenbeschreibungen function Copy(S: string; Index, Count: Integer): string; Beschreibung: S ist ein Ausdruck des Typs String. Index und Count sind Integer-Ausdrücke. Copy gibt einen Substring zurück, das Count Zeichen oder Elemente ab S[Index] enthält. Ist Index größer als die Länge von S, gibt Copy einen leeren String zurück. Gibt Count mehr Zeichen oder Array-Elemente an, als verfügbar sind, werden nur die Zeichen oder Elemente von S[Index] bis zum Ende von S zurückgegeben. Beispiel: {Wort: 'Delphibuch'} Teilwort := Copy(Wort, 7, 4); {Wort: 'Delphibuch'; Teilwort: 'buch'} Delphi-Hilfe

Funktionen / Prozeduren Eine Prozedur ist ein Unterprogramm ohne Rückgabewert, eine Funktion ein Unterprogramm mit Rückgabewert. function Length(S: string): integer; Beschreibung: Length gibt die Anzahl der im angegebenen String vorhandenen Zeichen zurück. Beispiel: Anzahl := Length('Delphi'); {Anzahl: 6} Typ des Rückgabewerts Aufruf nur mit Weiterverarbeitung des Rückgabewerts procedure Insert(Source: string; var S: string; i: integer); Beispiel: {Wort: 'Delbuch'} Insert('phi', Wort, 4); {Wort: 'Delphibuch'} Aufruf als eigenständige Anweisung

Parameter Mit Hilfe von Parametern kann man Daten zur Laufzeit an das betreffende Unterprogramm übergeben. Bei der Deklaration werden für die zu übergebenden Daten Platzhalter (formale Parameter) eingeführt, denen zur Laufzeit dann bestimmte Werte (aktuelle Parameter) übergeben werden. Formale Parameter (Platzhalter) procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer); Beispiel: {Z: ['Baumschule']} Delete(Z, 5, 6) {Z: ['Baum']} Aktuelle Parameter (übergebene Daten)

Parameter procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer); Beispiel: {Z: ['Baumschule']} Delete(Z, 5, 6) {Z: ['Baum']} Aktuelle Parameter (übergebene Daten) Delete Z var S: string Import/Export-Situation 5 Index: integer Import-Situation 6 Count: integer Import-Situation Formale Parameter (Platzhalter)

Parameterübergabemechanismen {Z: ['Baumschule']} Delete(Z, 5, 6) Delete Adresse Z: ['Baumschule'] [ ]:S Referenzbildung Wert 5 [5]:Index Wertübergabe Wert 6 [6]:Count Wertübergabe Delete Z: ['Baum'] [ ]:S 5 [ ]:Index 6 [ ]:Count {Z: ['Baum']}

Parameterübergabemechanismen Übergabemechanismen: call-by-value: Der Wert des aktuellen Parameters wird an den Werteparameter übergeben. call-by-reference: Es wird eine Referenz zwischen dem aktuellen Parameter und dem Referenzparameter erzeugt. Prozeduraufruf: Delete(Z, 5, 6) aktuelle Parameter Übergabesituation: Delete Referenzparameter Adresse Z: ['Baumschule'] [ ]:S Referenzbildung Wert 5 [5]:Index Wertübergabe Wert 6 [6]:Count Wertübergabe Werteparameter

Datenaustauschsituationen Daten-Import: Der aktuelle Parameter kann ein Term sein. Der Wert des Terms wird durch call-by-value an den Werteparameter übergeben. P t x Daten-Export: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden. P y var x Daten-Transport: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden. P y var x

Aufgabe Ziel ist es, eine Prozedur zu entwickeln, mit der man innerhalb einer Zeichenkette eine Zeichenkette durch eine neue Zeichenkette ersetzen kann. Bsp.: Ersetze `Hans` durch `Peter` innerhalb von `Hans im Glück‘ Spezifizieren Sie zunächst den Datenaustausch / die Parameter der Prozedur.

Lösungsvorschlag Datenaustausch: Ersetze 'ß' alt: string 'SS' neu: string hilf var text: string Deklaration: procedure Ersetze(alt: string; neu: string; var text: string); Verhaltensbeschreibung: Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „text“ die Zeichenkette „alt“ durch die neue Zeichenkette „neu“. Beispiel: {hilf: ['Hans im Glück']} Ersetze('Hans', 'Peter', hilf); {hilf: ['Peter im Glück']}

Aufgabe Sie finden unten einen Implementierungsvorschlag für die Prozedur „ersetze“. Analysieren Sie den zu Grunde liegenden Algorithmus und beschreiben Sie ihn möglichst verständlich. procedure ersetze(alt: string; neu: string; var text: string); var stelle: integer; hilfstext: string; begin hilfstext := ''; stelle := pos(alt, text); while stelle > 0 do begin hilfstext := hilfstext + Copy(text, 1, stelle-1) + neu; Delete(text, 1, stelle+length(alt)-1); stelle := pos(alt, text); end; hilfstext := hilfstext + text; text := hilfstext; end;

Lösungsvorschlag

Modultest Mit einem Modultest überprüft man, ob eine Programmeinheit (z. B. eine Prozedur) das gewünschte Verhalten zeigt. Tipps: Modultests auf jeden Fall durchführen. Mit Modultests so früh wie möglich beginnen. Modultests möglichst isoliert durchführen. Möglichst alle relevanten Testfälle prüfen. Auch Sonderfälle prüfen.

Delphi-Konsolenanwendung Testumgebung program Project1; {$APPTYPE CONSOLE} uses sysutils; var meinText: string; ersetzeText: string; durchText: string; procedure ersetze(alt: string; neu: string; var text: string); ... begin {Hauptprogramm} write('alter Text: '); readln(meinText); write('ersetze: '); readln(ersetzeText); write('durch: '); readln(durchText); ersetze(ersetzeText, durchText, meinText); write('neuer Text: '); writeln(meinText); readln; end. Delphi-Konsolenanwendung

Aufgabe Starten Sie das Testprogramm im Verzeichnis „KonsolenanwendungErsetzen“ Testen Sie, ob die Prozedur „ersetze“ das gewünschte Verhalten zeigt. Testen Sie insbesondere auch extreme Testfälle (z. B.: das zu ersetzende Zeichen kommt auch in der neuen Zeichenkette vor). Fertigen Sie ein Testprotokoll an (vgl. nächste Folie).

Testprotokoll {vorher: meinText: 'Hans im Glück' ersetzeText: 'Hans' durchText: 'Peter' } ersetze(ersetzeText, durchText, meinText); {nachher: meinText: 'Peter im Glück' }

Schnittstelle eines Unterprogramms Für die Benutzung eines Unterprogramms muss man nur die Signatur und das Verhalten des Unterprogramms kennen. Diese legen die sog. Schnittstelle des Unterprogramms fest. ersetze alt: string neu: string var text: string Signatur: procedure Ersetze ( string; string; string) Verhaltensbeschreibung: Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „text“ die Zeichenkette „alt“ durch die neue Zeichenkette „neu“.

Vordefinierte Komponenten Teil 3 Vordefinierte Komponenten

Zielsetzung Die Programmoberfläche soll benutzerfreundlicher gestaltet werden: /1/ Bei der Auswahl des Schlüssels sollen die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten voreingestellt sein. /2/ Für die Eingabe des Quelltextes soll ein mehrzeiliges Eingabefeld zur Verfügung stehen. /3/ Texte sollen auch geladen und gespeichert werden können.

Sichere Eingabe des Schlüssels TSpinEdit-Komponente

Sichere Eingabe des Schlüssels SpEdSchluessel: TSpinEdit Attribute MinValue = 0 MaxValue = 25 Value = 3 ... Ereignisse OnChange: SpEdSchluesselChange Methoden procedure TForm1.SpEdSchluesselChange(Sender: TObject); begin schluessel := SpEdSchluessel.Value; end;

Mehrzeilige Eingabe von Texten TMemo-Komponente

Mehrzeilige Eingabe von Texten MQuelltext: TMemo Attribute Text = 'DASHANDELN... ' ScrollBars = ssVertical Lines = ... ... Ereignisse Methoden procedure TForm1.BVerschluesselnClick (Sender: TObject); begin // Daten aktualisieren quelltext := MQuelltext.Text; // Daten verarbeiten verschluesseln; // Benutzungsoberfläche aktualis. MGeheimtext.Text := geheimtext; end; Hinweis: Der Gesamttext wird mit dem (nicht vom Objektinspektor angezeigten) Attribut „Text“ verwaltet. Dieser Gesamttext enthält dann aber auch Zeichen zur Darstellung von Zeilenumbrüchen.

Mehrzeiliges Eingabefeld TMemo Attribute Text : string ScrollBars : TScrollStyle Lines : TStrings ... Ereignisse Methoden TStrings Attribute Strings[Index: Integer]: string Count: Integer ... Ereignisse Methoden procedure Add(S: string) procedure Clear procedure Delete(Index: Integer) procedure Insert(Index: Integer; S: string) procedure LoadFromFile(FileName: string) procedure SaveToFile(FileName: string) Erweiterung: Mit einem zusätzlichen Button soll der Inhalt des TMemo-Feldes gelöscht werden.

Mehrzeilige Eingabe von Texten MQuelltext: TMemo Attribute Text = 'Hallo Caesar[LF][CR]wie ...' ScrollBars = ssVertical Lines.Strings = 0: 'Hallo Caesar' 1: 'wie geht’s?' Lines.Count = 2 ... TStrings Attribute Strings[Index: Integer]: string Count: Integer ... Ereignisse Methoden procedure Add(S: string) procedure Clear procedure Delete(Index: Integer) procedure Insert(Index: Integer; S: string) procedure LoadFromFile(FileName: string) procedure SaveToFile(FileName: string) MQuelltext.Lines.Clear; MQuelltext.Lines.Add('Hallo ..'); MQuelltext.Lines.Add('wie ...'); zeilen := MQuelltext.Lines.Count; MQuelltext.Lines.Delete(0); MQuelltext.Lines.Insert(0, '..');

TOpenDialog-Komponente Laden und Speichern TOpenDialog-Komponente TOpenDialog Attribute FileName: TFileName; ... Ereignisse Methoden function Execute: Boolean;

OpenDialog1: TOpenDialog Laden und speichern TOpenDialog Attribute FileName: TFileName; FileName dient zur Speicherung des Dateinamens .... Ereignisse ... Methoden function Execute: Boolean; MQuelltext: TMemo BLadenQ: TButton OpenDialog1: TOpenDialog Execute öffnet das Dialogfeld zur Auswahl von Dateien und gibt True zurück, wenn der Benutzer eine Datei ausgewählt und auf OK geklickt hat. Klickt der Benutzer auf Abbrechen, liefert Execute False zurück. procedure TForm1.BLadenQClick(Sender: TObject); begin if OpenDialog1.Execute then MQuelltext.Lines.LoadFromFile(OpenDialog1.Filename); end;

Aufgabe Kopieren Sie das bisher entwickelte Delphi-Projekt in einen neuen Ordner. Verändern Sie das Programm anschließend so, dass es die angesprochenen benutzerfreundlichen Eigenschaften hat. Gehen Sie dabei schrittweise vor: Schritt 1: Sichere Eingabe des Schlüssels mit einer „Spin-Edit-Komponente“ Schritt 2: Mehrzeiliges Textfeld mit Hilfe einer „Memo-Komponente“ Schritt 3: Laden und Speichern von Texten mit „Dialog-Komponenten“

Aufgabe Analysieren Sie die Veränderungen, die man vornehmen muss. Ändert sich das (erweiterte) Datenmodell? Was muss im Gesamtprogramm geändert werden?

Trennung: Datenmodell – GUI ... private { Private-Deklarationen } quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; procedure vorbereiten; ... procedure TForm1.verschluesseln; var i, n: integer; begin geheimtext := ''; for i := 1 to length(quelltext) do begin n := ord(quelltext[i]); n := n + Schluessel; if n > 90 then n := n-26; geheimtext := geheimtext + chr(n); end end; Keine Veränderung des Datenmodells erforderlich Veränderung und Erweiterung der Benutzungsoberfläche

Trennung: Datenmodell – GUI Ein grundlegendes Prinzip beim Entwurf von Software-Systemen besteht heute in der klaren Trennung zwischen Benutzungsoberfläche und Fachkonzept / Datenmodell. (H. Balzert: Lehrbuch Grundlagen der Informatik. S. 123) Die Benutzungsoberfläche ist für die Kontrolle (control) und Ansicht (view) der Eingabe-/Ausgabe-Daten zuständig, während das Datenmodell (model) zur internen Speicherung der Daten dient. Eine Trennung dieser Bereiche erleichtert es, Programme zu warten und verändern.

Datenstruktur „Reihung“ Teil 4 Datenstruktur „Reihung“

Zielsetzung Die Kodierung soll mit einer beliebigen Chiffriertabelle erfolgen. Der Benutzer hat die Möglichkeit, eine beliebige Chiffriertabelle selbst einzugeben.

Beliebige Chiffriertabelle A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z K L Q D T I G A Y U O H B W R F S X E N M Z V J P C Reihung von Zeichen Schlüssel: K L Q D T I ... Quelltext: Geheimtext: SALVECAESAR EKHZTQKTEKX Zeichenkette Schlüssel: KLQDTIGAY... Quelltext: Geheimtext: SALVECAESAR EKHZTQKTEKX

Reihung von Zeichen Mit Hilfe der Datenstruktur Reihung werden gleichartige Daten (die also vom gleichen Typ sind) zu einer Einheit zusammengefasst. A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z K L Q D T I G A Y U O H B W R F S X E N M Z V J P C codeA: K Ungünstig! Element Index Reihung codeB: L kodierung: codeC: Q K L Q D T I ... ... ... C 1 2 3 4 5 6 ... ... ... 26 codeD: D codeE: T Element Index Reihung codeF: I ... kodierung: K L Q D T I ... ... ... C codeZ: C A B C D E F ... ... ... Z

Deklaration einer Reihung Indexbereich Elementtyp type tKodierung = array [1..26] of char; ... kodierung: tKodierung; kodierung: K L Q D T I ... ... ... C 1 2 3 4 5 6 ... ... ... 26 Indexbereich Elementtyp type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; ... kodierung: tKodierung; kodierung: K L Q D T I ... ... ... C A B C D E F ... ... ... Z

Deklaration einer Reihung Eine Reihung des hier vorgestellten Typs hat eine feste Anzahl von Elementen. Der Indexbereich wird dabei über eine Aufzählung festgelegt. type tKodierung = array [1..26] of char; type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; type tBuchstabe = 'A'..'Z'; tKodierung = array [tBuchstabe] of char;

Zugriff auf Elemente Auf die Datenelemente einer Reihung kann man über den Index zugreifen. type tKodierung = array [1..26] of char; var kodierung: tKodierung; kodierung[1] := '*'; kodierung[2] := '*'; kodierung[3] := '*'; ... var i: integer; for i := 1 to 26 do kodierung[i] := '*'; type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; var kodierung: tKodierung; kodierung['A'] := '*'; kodierung['B'] := '*'; kodierung['C'] := '*'; ... var c: char; for c := 'A' to 'Z' do kodierung[c] := '*';

Zugriff auf Elemente Der Index kann innerhalb einer Anweisung auch zur Laufzeit berechnet werden. type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; var kodierung: tKodierung; kodierung['A'] := 'B'; kodierung['B'] := 'C'; kodierung['C'] := 'D'; ... kodierung['Z'] := 'A'; var i: integer; for i := 65 to 89 do kodierung[chr(i)] := chr(i+1); kodierung[chr(90)] := chr(65);

Aufgabe Passen Sie den Algorithmus an die neue Datenstruktur an. type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; quelltext: string; geheimtext: string; kodierung: tKodierung; quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; bisher

Aufgabe Ändern Sie das Chiffriersystem so ab, dass man beliebige Kodierungen vornehmen kann. Benutzen Sie das Programmgerüst aus dem Verzeichnis „Chiffrierung1 – Programmgeruest“.

Fehlersuche und Fehlervermeidung Teil 5 Fehlersuche und Fehlervermeidung

Ein merkwürdiges Ergebnis Das Programm liefert ein (auf den ersten Blick) merkwürdiges Ergebnis, wenn der Quelltext nicht vorbereitet ist. Obelix N0

Aktuell bearbeitete Anweisung Debugger Wir untersuchen das Laufzeitverhalten des Programms mit dem Delphi-Debugger. Einzelne Anweisung Gesamte Routine Aktuell bearbeitete Anweisung

Bereichsüberschreitung Beim Verschlüsseln von Zeichenketten kann es zu Bereichsüberschreitungen beim Zugriff auf die Elemente der Reihung „kodierung“ kommen. type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char; ... kodierung: tKodierung; ... procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char; begin geheimtext := ''; for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; geheim := kodierung[quelle]; geheimtext := geheimtext + geheim; end; end; {quelltext: 'Obelix'} i := 2; quelle := quelltext[2]; {quelle: 'b'} geheim := kodierung[quelle]; {geheim: ?} Bereichsüberschreitung

Bereichsüberprüfung Mit der Direktive $R kann die Generierung von Bereichsprüfungscode aktiviert und deaktiviert werden. Im Status {$R+} werden alle Ausdrücke, die Arrays und Strings indizieren, dahingehend überprüft, ob sie sich innerhalb der festgelegten Grenzen befinden. Der gleichen Prüfung werden alle Zuweisungen an skalare Variablen und Teilbereichsvariablen unterzogen. Das Fehlschlagen der Bereichsprüfung führt zu einer ERangeError-Exception (bzw. zum Programmabbruch, wenn die Exception-Behandlung nicht aktiviert ist). Die Aktivierung der Bereichsprüfung vergrößert und verlangsamt ein Programm. Setzen Sie den Schalter {$R+} deshalb nur zum Testen mit dem Debugger ein. Delphi-Hilfe {$R+} procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char; begin geheimtext := ''; for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; geheim := kodierung[quelle]; geheimtext := geheimtext + geheim; end; end;

Fehlerbehandlung <Tools> <Debugger-Optionen> <Sprach-Exceptions> Bei Delphi-Exceptions stoppen [] Vorbereitung {$R+} procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char; begin geheimtext := ''; for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; try geheim := kodierung[quelle]; except geheim := ' '; showmessage('Quelltext nicht vorbereitet!'); end; geheimtext := geheimtext + geheim; end; end;

Teil 5 Zusammenfassung

Erweiterte Datenmodelle Ein Datenmodell sollte nicht nur die Daten der Miniwelt, sondern auch die hiermit durchzuführenden Operationen erfassen. Schlüssel Schlüssel 3 3 VDOYHFDHVDU SALVECAESAR Quelltext Geheimtext Quelltext Verschlüsselung Entschlüsselung quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; Daten procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; Operationen auf den Daten

Trennung: Datenmodell – GUI Der Vorteil der Trennung zwischen Datenmodell und GUI zeigt sich, wenn ein Programm verändert werden soll. GUI verändern Datenmodell bleibt unverändert quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; procedure verschluesseln; procedure entschluesseln;

Schnittstelle eines Unterprogramms Für die Benutzung eines Unterprogramms muss man nur die Signatur und das Verhalten des Unterprogramms kennen. Diese legen die sog. Schnittstelle des Unterprogramms fest. ersetze alt: string neu: string var text: string Signatur: procedure Ersetze ( string; string; string) Verhaltensbeschreibung: Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „text“ die Zeichenkette „alt“ durch die neue Zeichenkette „neu“.

Schnittstelle einer Komponente Für die Benutzung einer Komponente benötigt man eine genaue Beschreibung der Attribute, Methoden und Ereignisse. Eine Übersicht über die zur Verfügung stehende Attribute, Methoden und Ereignisse erhält man mittels eines Klassendiagramms. SpEdSchluessel: TSpinEdit Attribute MinValue = 0 MaxValue = 25 Value = 3 ... Ereignisse OnChange: SpEdSchluesselChange Methoden

Teil 6 Vertiefende Übungen

Aufgabe Entwickeln Sie ein System, mit dem man eine Zahlenfolge erzeugen und auswerten kann. /1/ Der Benutzer kann eine Folge von 20 Zufallszahlen aus einem vorgegeben Bereich erzeugen lassen. /2/ Auf Wunsch wird die kleinste und größte vorkommende Zahl der Folge bestimmt. /3/ Auf Wunsch wird die Position der kleinsten und größten vorkommenden Zahl der Folge bestimmt und angezeigt.

Aufgabe Hilfen: Ergänzen Sie zunächst das Datenmodell. Entwickeln Sie anschließend Algorithmen für die benutzten Operationen. Implementieren Sie abschließend das entwickelte System. type tZahlenreihe = array zahlenreihe: tZahlenreihe; min, max: integer; minPos, maxPos: integer; erzeugen; auswerten;

Aufgabe Entwickeln Sie ein System, mit dem man Würfelserien erzeugen und statistisch auswerten kann. /1/ Der Benutzer kann eine Würfelserien mit einer vorgegeben Länge erzeugen. /2/ Der Benutzer kann die Würfelserie auswerten lassen. Für jede Augenzahl wird die absolute (relative) Häufigkeit innerhalb der Würfelserie bestimmt. /3/ Die Würfelserie wird angezeigt. /4/Die Häufigkeiten werden angezeigt.

Aufgabe Hilfen: Ergänzen Sie zunächst das Datenmodell. Entwickeln Sie anschließend Algorithmen für die benutzten Operationen. Implementieren Sie abschließend das entwickelte System. type tAugen = 1..6; type tWuerfelserie = array type tHaeufigkeiten = array wuerfelserie: haeufigkeiten: erzeugen; auswerten;

Aufgabe Informieren Sie sich, wie das Verschlüsselungsverfahren nach Vigenère funktioniert. Ändern Sie das Chiffriersystem nach Caesar entsprechend ab.

Aufgabe Bei einer beliebig eingegeben Chiffriertabelle kann es leicht vorkommen, dass ein Geheimtextbuchstabe mehrfach benutzt wird. Das Chiffriersystem soll so erweitert werden, dass dieser Fall erkannt / verhindert wird. B kommt mehrfach vor!

Aufgabe Bei einer beliebig gewählten Chiffrierung fällt es schwer, sich den Schlüssel (d. h. die Chiffriertabelle) zu merken. Man könnte sich die Sache etwas erleichtern, wenn man wie folgt verfährt: Man wählt ein (langes) Schlüsselwort, z. B. SCHOKOLADENOSTERHASE. Dann streicht man alle mehrfach vorkommenden Buchstaben: SCHOKLADENTR. Diese Buchstaben bilden den Anfang des Geheimtextalphabets. Abschließend füllt man ab der letzten Stelle mit den noch zur Verfügung stehenden Buchstaben des Alphabets auf. Klartextalphabet A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z S C H O K L A D E N T R U V W X Y Z B F G I J M P Q Geheimtextalphabet Entwickeln Sie ein Programm, bei dem man nur das Schlüsselwort eingeben muss. Die Erzeugung der zugehörigen Chiffriertabelle wird vom Programm selbst übernommen.

Aufgabe Das Chiffriersystem soll um einen Statistikbaustein erweitert werden. Mit Hilfe dieses Bausteins kann man eine Häufigkeitsanalyse durchführen.

Aufgabe Entwickeln Sie ein System, mit dem eine Art Stilanalyse bei Texten vorgenommen werden kann. Das System soll die durchschnittliche Länge eines Satzes und die durchschnittliche Anzahl der Nebensätze eines eingegebenen Textes bestimmen.

Aufgabe Entwickeln Sie ein System, mit dem man eine Lotto-Ziehung simulieren kann.

Literaturhinweise E. Modrow: Informatik mit Delphi, Band 1/2, Dümmler-Stam 1998-2000. P. Damann, J. Wemßen: Objektorientierte Programmierung mit Delphi, Band 1. Klett-Verlag 2001. U. Bänisch: Praktische Informatik mit Delphi, Band 1/2. Cornelsen 2001. Frischalowski: Delphi 5.0, Band 1/2, Herdt-Verlag 1999. Pohl: Schülerübungen / Klausuren in Delphi, Heft 1/2, Verlag J. Pohl 1997-2001. Noll, Mayr, Paulus, Selinger: http://informatikag.bildung-rp.de/html/delphi_teil_1.html K. Merkert: http://hsg.region-kaiserslautern.de/faecher/inf/material/delphi/index.php R. Mechling: http://www.gk-informatik.de/ K. Heidler: http://www.friedrich.fr.schule-bw.de/delphi/delphi.htm Hessischer Bildungsserver: http://www.bildung.hessen.de/abereich/inform/skii/material/delphi/index.htm

Literaturhinweise S. Spolwig: http://oszhdl.be.schule.de/gymnasium/faecher/informatik/delphi/index.htm Weitere Hinweise unter: http://www.delphi-source.de Einsteiger-Tutorial http://www.delphi-treff.de/content/tutorials/einsteigerkurs/ ...