Strukturierte Programmierung.

Definition von strukturiertem Programmieren

Strukturiertes Programmieren ist ein Programmierparadigma, das den Einsatz von strukturierten Kontrollflusskonstrukten wie Sequenzen, Auswahlen und Iterationen befürwortet, um klaren, verständlichen und wartbaren Code zu erstellen. Es konzentriert sich darauf, ein Programm in kleinere, handhabbare und wiederverwendbare Teile zu zerlegen, um die Lesbarkeit zu verbessern, modulares Design zu unterstützen und fehleranfällige Kodierungspraktiken zu reduzieren.

Strukturiertes Programmieren fördert einen disziplinierten Ansatz zur Softwareentwicklung und zeichnet sich durch die Betonung der folgenden Prinzipien aus:

1. Strukturierter Kontrollfluss: Die Grundlage des strukturierten Programmierens liegt in der Verwendung gut definierter Kontrollflusskonstrukte. Diese umfassen:
   • Sequentielle Ausführung: Das Programm wird Zeile für Zeile in der Reihenfolge ausgeführt, in der die Anweisungen erscheinen. Dies verbessert die Lesbarkeit des Codes und ermöglicht eine schrittweise Ausführung zur einfachen Fehlerbehebung.
   • Auswahl: Dies umfasst if-then-else-Anweisungen, switch-case-Anweisungen oder andere bedingte Verzweigungskonstrukte, um zwischen verschiedenen Aktionen auf der Grundlage bestimmter Bedingungen zu wählen. Dies ermöglicht es dem Programm, Entscheidungen zu treffen und entsprechend verschiedene Codepfade auszuführen.
   • Iteration: Der Einsatz von Schleifen (z. B. for, while, do-while) ermöglicht die wiederholte Ausführung eines Codeblocks. Dies ist besonders nützlich bei der Bearbeitung sich wiederholender Aufgaben oder Datenverarbeitung.

Diese strukturierten Kontrollflusskonstrukte helfen dabei, komplexe Probleme in kleinere, handhabbare Teile zu zerlegen, was zu verbessertem Codeverständnis, Wartbarkeit und Fehlererkennung führt.

Präventionstipps

Beim praktischen Einsatz des strukturierten Programmierens sollten Sie die folgenden Tipps berücksichtigen:

1. Modularisierung verwenden: Zerlegen Sie Ihr Programm in kleinere, klar abgetrennte und wiederverwendbare Module oder Funktionen. Jedes Modul sollte einen spezifischen Zweck haben und verwandte Funktionalität kapseln. Dies fördert die Wiederverwendung von Code, vereinfacht die Wartung und verbessert das Gesamtverständnis des Programms.
2. Vermeiden Sie Goto-Anweisungen: Minimieren Sie den Einsatz unstrukturierter Kontrollflusskonstrukte wie der goto-Anweisung, da diese zu Spaghetticode führen kann. Spaghetticode bezeichnet Code, der aufgrund seiner unorganisierten und erratischen Sprünge schwer zu lesen und zu verstehen ist. Durch das Vermeiden von goto-Anweisungen können Sie einen klaren und linearen Kontrollfluss in Ihrem Programm beibehalten.
3. Designmuster annehmen: Designmuster sind wiederverwendbare Lösungen für häufige Softwaredesignprobleme. Durch die Implementierung bewährter Designmuster können Sie die Wiederverwendung von Code, Wartbarkeit und Skalierbarkeit fördern. Einige häufig verwendete Designmuster im strukturierten Programmieren sind das Modul-Pattern, das Factory-Pattern und das Observer-Pattern.

Die Anwendung von Prinzipien des strukturierten Programmierens führt nicht nur zu besser handhabbarem und weniger fehleranfälligem Code, sondern trägt auch zur Verbesserung der Softwarequalität und zur Reduzierung der Entwicklungszeit bei.

Beispiele

Betrachten wir einige Beispiele zur Veranschaulichung der Anwendung des strukturierten Programmierens:

1. Berechnung des Durchschnitts von Zahlen: Angenommen, Sie haben eine Liste von Zahlen und möchten deren Durchschnitt berechnen. Mithilfe des strukturierten Programmierens können Sie die Aufgabe in kleinere Schritte zerlegen:

   • Durchlaufen Sie die Liste und summieren Sie alle Zahlen.
   • Teilen Sie die Summe durch die Gesamtzahl der Elemente, um den Durchschnitt zu berechnen.
   • Geben Sie den Durchschnitt zurück.

2. Sortieren eines Arrays: Um ein Array in aufsteigender Reihenfolge zu sortieren, können Sie einen strukturierten Ansatz verwenden:

   • Durchlaufen Sie die Elemente des Arrays.
   • Vergleichen Sie benachbarte Elemente und tauschen Sie sie, wenn sie nicht in der richtigen Reihenfolge sind.
   • Wiederholen Sie den Vorgang, bis das Array sortiert ist.

Indem Sie komplexe Aufgaben in kleinere Schritte aufteilen und strukturierte Kontrollflusskonstrukte verwenden, können Sie Code schreiben, der leichter zu verstehen, zu warten und zu testen ist.

Verwandte Begriffe

• Prozedurales Programmieren: Ein Programmierparadigma, das einen Top-Down-Ansatz verfolgt und Verfahren oder Funktionen betont. Prozedurales Programmieren konzentriert sich wie strukturiertes Programmieren auf die Verwendung modularen Codes und strukturierten Kontrollflusses.
• Objektorientiertes Programmieren (OOP): Ein Programmierparadigma, das auf dem Konzept von Objekten basiert, die Daten und Code enthalten können, der die Daten manipuliert. OOP bietet Kapselung, Vererbung und Polymorphismus als Mechanismen zur Strukturierung und Organisation von Code.
• Kontrollfluss: Die Reihenfolge, in der der Computer Anweisungen in einem Code ausführt. Der Kontrollfluss wird durch strukturierte Kontrollflusskonstrukte wie bedingte Anweisungen und Schleifen bestimmt, die den Programmablauf diktieren.