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Programmierung

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Unter dem Begriff Programmieren versteht man die Umsetzung von Software-Entwürfen. Welche Programmiersprache zum Einsatz kommt, hängt von der jeweiligen Aufgabe ab. Gutes Programmieren zeichnet sich stets durch das Einhalten bestimmter Qualitätskriterien aus.

Das Erstellen von Computerprogrammen

Die Programmierung, also die Erstellung oder auch Implementierung von Computerprogrammen, ist ein Teilbereich der Softwareentwicklung. Beim Programmieren wird der Softwareentwurf in Quelltext umgesetzt. Bei einigen Programmiersprachen fällt auch das Übersetzen des Quelltextes in die Maschinensprache, zu Deutsch Kompilieren, in diesen Aufgabenbereich.

Man verwendet zum Programmieren bestimmte Sprachen. Mit Hilfe dieser Programmiersprachen werden die im Pflichtenheft formulierten Anforderungen in eine für den Computer verständliche Sprache übersetzt.

Programmierer werden bei ihrer Arbeit inzwischen häufig von sogenannten Code-Generatoren unterstützt. Diese sind in der Lage, den Programmcode zumindest teilweise auf Grundlage von Modellen automatisch zu erzeugen. Das Programmieren besteht weiterhin aus dem Testen des erstellten Codes (Entwicklertest) sowie aus dem Anfertigen einer Softwaredokumentation.

Programmierer entwickeln Algorithmen

Ein Algorithmus beschreibt, wie eine bestimmte Aufgabenart schrittweise gelöst werden kann. Viele Algorithmen gibt es schon sehr lange, sie wurden also nicht speziell für den Computer geschrieben. Ein bekanntes Beispiel ist der Algorithmus des Euklid, der beschreibt, wie sich der größte gemeinsame Teiler zweier ganzer positiver Zahlen berechnen lässt.

Algorithmen können in natürlicher Sprache formuliert werden, eine solche Anleitung ist für einen Computer allerdings nicht zu gebrauchen. Grund hierfür ist die Vieldeutigkeit, durch die sich natürliche Sprachen auszeichnen. Um Algorithmen für Computer verständlich zu machen, bedarf es einer eindeutigen Ausdrucksform.

Programmiersprachen sind zwar längst nicht so ausdrucksfähig wie eine natürliche Sprache, jedoch kann man mit ihnen dem Computer exakt und unmissverständlich mitteilen, was er tun soll. Der Programmierer hat somit nicht nur die Aufgabe, ein Verfahren zur Lösung des gegebenen Problems zu entwickeln, sondern muss außerdem den entworfenen Algorithmus in eine Programmiersprache übersetzen.

Die Anfänge des Programmierens

Seinen Ursprung hat das Programmieren in der Analytical Engine, einer mechanischen Rechenmaschine, deren Beschreibung im Jahr 1837 vom britischen Mathematiker Charles Babbage veröffentlicht wurde. Diese Beschreibung wurde sechs Jahre später von der Mathematikerin Ada Lovelace um Notizen ergänzt.

Zu diesen „Notes“ zählte ein tabellarischer Plan zum Berechnen der Bernoulli-Zahlen. Dieser Plan, der etwa ein Jahrhundert vor den ersten Computern erstellt wurde, gilt inzwischen als das erste Computerprogramm überhaupt. Der erste Compiler wurde im Jahr 1949 von der Mathematikerin Grace Hopper entwickelt.

Die Qualitätskriterien des Programmierens

Bei der Programmierung müssen bestimmte Qualitätskriterien beachtet werden. Hierzu zählen:

  • Korrektheit
  • Robustheit
  • Performanz
  • Wartbarkeit

Mit „Korrektheit“ ist gemeint, dass das Programm einwandfrei läuft und somit frei von syntaktischen oder semantischen Fehlern ist. „Robust“ ist ein Programm dann, wenn es auf etwaige Fehler sinnvoll reagiert. Das Qualitätskriterium „Performanz“ bezeichnet einen möglichst geringen Verbrauch an Ressourcen, wie zum Beispiel an Speicherplatz oder hinsichtlich der Laufzeit. Wenn das Qualitätskriterium der Performanz erfüllt ist, bezeichnet man das Programm als effizient. Die „Wartbarkeit“ eines Programms ist dann gewährleistet, wenn vorhandene Fehler im Programmcode schnell und präzise ausgebessert werden können.

Programmierwerkzeuge

Um Programmieren zu können, genügen in der Regel ein einfacher Texteditor sowie ein Compiler bzw. Interpreter für die gewählte Programmiersprache. Mittlerweile stehen den Programmierern jedoch zahlreiche ausgefeilte Tools zur Verfügung, die den Prozess des Programmierens deutlich vereinfachen. Hierzu zählen zum Beispiel Editoren, die mit speziellen Funktionen wie Autovervollständigen oder Syntax-Highlighting ausgestattet sind.

Der Übergang von diesen Texteditoren hin zur Integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) ist fließend. Weiterhin gibt es mit den sogenannten Debuggern spezielle Werkzeuge, die zur Fehlersuche eingesetzt werden können. Ebenfalls erhältlich sind Programme, mit denen sich statische oder dynamische Tests durchführen lassen. Das Laufzeitverhalten des erstellten Programms kann mit einem Profiler analysiert werden.

Insbesondere komplexere Programme werden häufig von mehreren Programmierern erstellt. Bei diesem kollaborativen Programmieren von Software setzt man im Allgemeinen Versionierungssysteme ein. Diese Systeme erfüllen den Zweck, den aktuellen Programmcode wie auch frühere Versionen auf einem zentralen Server zu speichern. Auf diesen können alle an der Entwicklung beteiligten Personen zugreifen.