Grundlegende Elemente des Programmierens: Eine Einführung in Pascal und in die logische Analyse von Programmen

354 Pages·1985·7.84 MB·German

by  Richard Kaiser (auth.)

B
Programm Praxis
Band 4
Richard Kaiser
Grundlegende Elemente
des Programmierens
Eine Einfuhrung in Pascal
und in die
logische Analyse von Programmen
Unter besonderer Berucksichtigung von UCSD-Pascal,
Apple-Pascal und Turbo-Pascal
Springer Basel AG
Richard Kaiser
Schwärzlocher Strasse 53
D-7400 Tübingen
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Kaiser, Richard:
Grundlegende Elemente des Programmierens : e. Einf. in
Pascal u. in d. log. Analyse von Programmen ; unter bes.
Berücks. von UCSD-Pascal, Apple-Pascal u. Turbo-Pascal /
Richard Kaiser. - Basel ; Boston ; Stuttgart :
Birkhäuser, 1985.
(Programm-Praxis ; Bd. 4)
ISBN 978-3-7643-1689-1
NE:GT
Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschützt.
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© Springer Basel AG 1985
Ursprünglich erschienen bei Birkhäuser Verlag Basel 1985
Umschlaggestaltung: Bruckmann & Partner, Basel
ISBN 978-3-7643-1689-1 ISBN 978-3-0348-5278-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-5278-4
5
FUr die beiden Knallkopfe Alexander und Daniel.
7
Inhalt
Vorwort ............•.......................................... 11
Teil 1: Einfuhrung
1. Grundbegriffe der EDV und des Programmierens ........•...... 15
1. Der Aufbau eines Computer systems ........................ 15
2. Die binare Darstellung von Daten ................•....... 17
3. Wie eine Maschine rechnen kann ........................•. 23
4. Zur historischen Entwicklung der Programmierung ......... 27
2. Das UCSD p-System, das Apple Pascal System und das Turbo Pascal System
1. Das UCSD p-System und das Apple Pascal System ........... 29
1. Wie man den Rechner in Betrieb nimmt ............••.. 30
2. Die Struktur des UCSD p-Systems ..................... 31
3. Der Editor.......................................... 33
4. Der Filer ....................................•.•.... 45
S. Der Compiler ........................................ 59
6. R(un ................................................ 62
7. e (Xecute .....................................•.....• 62
2. Das Turbo Pascal System ...............................•. 63
1. CP 1M und MS-DOS ........................•.•.......... 63
2. Das Hauptmenu des Turbo Pascal Systems .•............ 64
3. Der Turbo-Editor.................................... 65
8
Teil 2: EinfUhrung in Pascal und in die logische Analyse von Programmen
1. Ein- und Ausgabe-Anweisungen, Variable und Bezeichner 72
2. Vordefinierte Datentypen 77
3. Der Aufbau eines Pascal-Programms ...................... 81
Mehr Uber Ausgabeanweisungen .....•.................... 84
4. Datensatze und die Vereinbarung von Datentypen 88
1. Records .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2. Die with-Anweisung und die Verbund-Anweisung ........ 91
3. Der Typ-Vereinbarungsteil ...............•........•.. 93
5. Prozeduren 101
6. Wertzuweisungen, AusdrUcke und Ablaufprotokolle .•....... 106
1. Wertzuweisungen ...................................... 106
2. AusdrUcke .........•.................................. 108
3. Vordefinierte Funktionen ................•............ 110
4. Ablaufprotokolle ...........................•......... 113
3. Die symbolische AusfUhrung von Anweisungen ........... 115
4. Der Nachweis von Beziehungen zwischen Variablen .... ... 117
7. Bedingte Anweisungen 1 21
1. Die If -Anweisung ..................................... 121
Die bedingte AusfUhrung einer Anweisung .............. 122
Die Auswahl einer von zwei Anweisungen ............... 127
Die VerknUpfung von booleschen AusdrUcken ............ 133
Die Auswahl einer aus mehreren Anweisungen .•......... 139
2. Die Case-Anweisung ................................... 150
8. Wiederholungsanweisungen 154
1. Die Repeat-, While- und For-Anweisung ............... 154
PlausibilitatsprUfungen .............................. 159
2. Ablaufprotokolle fUr Schleifen ......•............•... 164
3. Bedingungen nach dem Verlassen einer Schleife ........ 168
4. Die endliche AusfUhrung von Schleifen ................ 169
5. Der Nachweis des Ergebnisses einer Schleife ...•...... 171
9. Boolesche Variable 179
10. Der Aufbau eines Blocks und die Strukturierung von Blacken 184
1. Der Label-Vereinbarungsteil und die Goto-Anweisung ... 184
2. Der Konstanten-Vereinbarungsteil ...........•......... 186
3. Der allgemeine Aufbau eines Blocks ................... 187
4. Blockstrukturierung und Lokalitat •................... 187
11. Funktionen und Prozeduren mit Parametern 194
1. Funktionen ..............•...............•..•......... 194
Ein Beispiel fUr eine boolesche Funktion ............. 200
Seiteneffekte ..........................•............. 203
2. Prozeduten mit Parameteren ........................... 205
3. Werte- und Variablenparameter ..............•........• 206
9
12. Arrays.................................................. 212
Ein Beispiel zur Erzeugung von Testdaten ..•.••...•.•...• 221
Lineares Suchen •.•.•••.••.•••••••.•.••.•••••..•••••••••• 229
Sortieren durch Auswahl ••...•...•...•.•.•.•••••••.•••••• 231
Binares Suchen .•...••••••••..••••••.••.•.•.•••••.•.••••• 238
Einfugen und Loschen von Daten in sortierten Arrays •.••. 245
13. Dateien .••••.•.••••..•••••••.•...•.•.••..••...••.•.••.•. 247
1. Sequentielle Dateibearbeitung ••••.••••.•••••••••.•••• 250
2. Dateibearbeitung im Direktzugriff .•••••.•••••.•••••.• 269
Dateizugriff uber Schlusseltabellen .•••••••.••..••••• 273
Sortieren durch gestreute Speicherung •••••••••.•...•• 275
3. Textfiles ••••...••.••.••..•.••.•••.•.•.•..••.•.•.•.• 278
4. Mischen von Dateien • . • • • . • . • • . • . . • . . • . • . • • • . • . • . . • • . 282
Mischen von 2 Dateien •••••••••••••..••••.•.••••...••• 283
Mischen von 2 Dateien mit Folgeprufung ••••••••••••••. 285
Mischen von mehr als 2 Dateien .•..•....•••.•.•.•••••• 287
Sortieren von Dateien ...•••.••.•••.•••..••••.••••••.• 289
5. Gruppenverarbeitung •..•••.•.•..•.•.•.•....••.•.•.•.. 290
6. Fortschreiben von Dateien •••.•..•••••.••.•••••••••••. 298
Eine Bestandsdatei und eine Bewegungsdatei •••.•••.•• 298
Mehr als 2 Bewegungsdateien .•.•.•....•....•••.•..••.•. 303
In der zeitlichen Reihenfolge der Bewegungsdaten 305
Fortschreiben mit Erganzungen und Loschungen .•.••••.• 305
14. Einfache Datentypen •.•••••..•••.•.•....•..•.•••.••••••.• 307
1. Der Aufzahlungstyp ...••.•...•.•..•.•.•.•.•.•••••..••. 307
2. Unterbereichstypen ••••••.•••.•.•..•••.•.•..••...•..•• 309
3. Die Funktionen ord, succ und pred .••.••••.••....••.•. 310
4. Einfache Datentypen, Arrays, die For- und Case-Anweisung 311
15. Mengen 313
1. Werte des Typs Menge •..••...•...•••..•.•••••.••.••.•• 313
2. Mengentypen und Mengenoperationen •.•.•.•.•.•••.•.•... 315
3. Mengenoperationen und Mengenvergleiche ••.••••.•..••. 316
16. Rekursion .•••.•••......••.•••••••.•..••.•..•..•••...•••• 320
1. Einfuhrende Beispiele ••••.••••.••.....•..•.•••...•.•. 320
2. Quicksort ••.••..••.••••••••.•.••••••••••..••..•..•... 324
17. Variante Records 327
Variante Records ohne Erkennungsfeld •••.••.•.••.•••.•••• 329
lB. Dynamische Variable..................................... 332
1. Zeigerypen, Zeigervariable und die New-Anweisung .••.• 332
2. Rekursive Datentypen •.••.•.•••.•.••...•.•.•.•...•••.• 336
3. Lineare Listen ..••••.••.••••.•.•••..•.••.••••.••..••• 327
4. Baumstrukturen ••..•....•.•.•....•••.•...••••.•••••••. 346
Geordnete Schlusselbaume .•••..••...•..••••••••••.•••• 346
Ein einfacher Interpreter fur flexible Dateiabfragen 351
Literaturverzeichnis 359
Stichwortverzeichnis 361
Vorwort
Das vorliegende Manuskript entstand aus Uber 20 Vorlesungen und Kursen, die
der Verfasser in den letzten Jahren an der PH und FH Reutlingen sowie fUr
die Integrata GmbH, TUbingen, und das Digital Equipment Schulungszentrum
MUnchen gehalten hat.
Es richtet sich sowohl an Anfanger als auch an Leser mit Erfahrungen im
Programmieren. Da keinerlei Vorkenntnisse Uber das Programmieren vorausgesetzt
werden, sind viele Teile fUr einen Leser mit Programmiererfahrungen einfach zu
lesen.
In meinen Kursen hat sich aber gezeigt, daB die dargestellten Verfahren zur
Analyse von Programmen auch fUr die meisten Programmierer mit mehrjahriger
Berufspraxis neu waren und als fUr die praktische Arbeit sehr nUtzlich begrUBt
wurden.
Der vorliegende Text ist in zwei weitgehend unabhangige Teile gegliedert.
Das erste Kapitel des ersten Teils gibt einen knappen Uberblick Uber den
Aufbau und die Arbeitsweise eines Computers.
1m zweiten Kapitel werden die am weitesten verbreiteten Systeme zur Entwicklung
von Pascalprogrammen auf Personalcomputern vorgestellt.
Da allerdings im zweiten Teil fast nirgendwo auf den ersten Teil Bezug genommen
wird, kann der erste Teil auch Ubergangen werden.
1m zweiten Teil (dem eigentlichen Hauptteil) findet der Leser eine EinfUhrung
in die Programmiersprache Pascal und in die Analyse von Programmen.
Dabei werden die Besonderheiten von UCSD Pascal, Apple Pascal und Turbo Pascal
berUcksichtigt.
Es ist allerdings nicht meine Absicht, aIle Spezialitaten dieser
Pascal-Versionen darzustellen. Vielmehr liegt der Schwerpunkt auf der
Darstellung grundlegender Programmiertechniken. Dazu gehoren auch Techniken
mit denen untersucht werden kann, ob ein Programm tatsachlich macht, was es
machen solI. Aus diesem Grund werden auch Verfahren zur Analyse von Programmen
behandelt.
Urn den Einsatz dieser Techniken zu veranschaulichen, wurden zahlreiche
Ubungsaufgaben in den Text aufgenommen.
Die Auswahl der Aufgaben erfolgte vor allem unter dem Gesichtspunkt, daB sie
typische Anwendungen behandeln. Die meisten Aufgaben wurden auBerdem so
gestaltet, daB sich deren Losungen im Laufe der Zeit zu einem umfangreichen
Programm zusammenfUgen. Der Leser erhalt so Erfahrungen im Umgang mit relativ
groBen Programmen.
Damit der Leser die Moglichkeit hat, die Aufgaben selbstandig zu bearbeiten,
befinden sich die Losungen meist auf der RUckseite der Aufgabenseite.