Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

Andererseits darf man sich aber auch nicht zu sehr auf seine Intuition und den gesundem Menschenverstand
verlassen, da hierdurch zu viele schlechte Entwürfe und Fehler entstehen.
Angestrebt werden sollte stattdessen ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen den beiden. Offensichtliches 48
sollte unerwähnt bleiben, wichtige Punkte hervorgehoben werden und soviel Details hinzugefügt werden, wie
für ein Verständnis nötig sind. Hierzu muß eine weniger formale, aber konsistente Notation eingeführt werden.
Nur beim Auftreten von Schwierigkeiten sollte auf den genauen Formalismus zurückgegriffen werden.
Dieses Gleichgewicht, das schon in der Mathematik von großer Bedeutung ist, ist für die Programmierung
besonders wichtig. Programme enthalten so viele Details, die absolut korrekt sein müssen. Auf der anderen
Seite sind sie oft so groß, daß ein Einzelner sie kaum noch lesen kann.
Entwurfsprinzip 4.5.5 (Formalismus und gesunder Menschenverstand)
Benutze die Theorie, um Erkenntnisse zu erhalten; verwende Intuition, wo es angebracht ist; greife auf
Formalismen als Hilfsmittel zurück, sobald Schwierigkeiten oder komplizierte Details auftreten.
Dies erfordert natürlich Erfahrung – sowohl im Umgang mit der formalen Theorie als auch mit dem Einsatz
von Intuition bei Begründungen. Es lohnt, sich Erfahrung mit Formalismen dadurch anzueignen, indem man
die vielen kleinen Routineprogramme, die man zu schreiben hat, sehr sorgfältig implementiert und verifiziert.
Der Nebeneffekt dieser Vorgehensweise ist, daß eine der größten Fehlerquellen von Softwaresystemen frühzeitig
eliminiert wird. 49
Erfahrung kann im Endeffekt durch nichts ersetzt werden. Man kann sich noch so viel Wissen durch Lesen und
Zuhören aneignen – um wirklich zu lernen, muß man selbst aktiv werden und die Prinzipien anwenden. Die
Ideen mögen naheliegend und leicht einzusehen sein, aber Ihre Anwendung kann ohne Training sehr mühsam
sein. Ein Prinzip zu akzeptieren und es umzusetzen sind zwei verschiedene Dinge.
Entwurfsprinzip 4.5.6 (Bewußtes Anwenden von Prinzipien)
Ein leicht einzusehendes Prinzip darf niemals als “offensichtlich” verworfen werden, da nur ein bewußtes
Anwenden von Prinzipien zum Erfolg führt.
4.5.2 Programmierung als zielgerichtete Tätigkeit
In unseren Beispielen haben wir die Bedeutung des zielgerichteten Vorgehens in der Programmierung hervorgehoben.
Die Zielsetzung, die ein Programm erfüllen soll, also die Nachbedingung, ist erheblich wichtiger als
die Situation, von der man ausgeht (die Vorbedingung). Natürlich spielt die Vorbedingung eine Rolle, aber
die Nachbedingung liefert erheblich mehr Erkenntnisse. Die Entwicklung eines Fakultätsprogramms ohne das
Ziel, die Fakultät zu berechnen, wäre geradezu aberwitzig. Auch die angestrebte Verwendung vorgefertigter
Softwaremodule, die in Eiffel besonders unterstützt wird, hat nur dann einen Sinn, wenn man sich die
Bestandteile danach zusammensucht, was man eigentlich lösen will.
Entwurfsprinzip 4.5.7 (Zielorientierung)
Jede Programmentwicklung muß sich an dem angestrebten Resultat orientieren.
48 Was “offensichtlich” ist, beruht natürlich ebenfalls auf Erfahrung und dem Umfeld, in dem ein Beweis präsentiert wird.
Empfehlenswert ist daher, zunächst extrem detailliert zu arbeiten, und erst später dazu überzugehen, Details wieder zu entfernen.
Nach einer Weile wird sich dann herausstellen, mit welchen Argumenten man fehlerfrei umgehen kann ohne alles zu überprüfen.
49 Wie wichtig dies ist, zeigt folgendes Rechenexempel. 500 einfache Routinen in einem Softwaresystem sind keine Seltenheit.
Wenn jede dieser Routinen sich nur in einem von 1000 Fällen falsch verhält, dann tritt im Gesamtsystem schon in jedem zweiten
Fall ein Fehler auf. Bei unverifizierten Routinen liegt die Fehlerwahrscheinlichkeit meist sogar höher, nämlich zwischen einem
und 5 Prozent. In diesem Fall mach das Gesamtsystem praktisch immer einen Fehler (d.h. in 99,4% bzw. 99,999% der Fälle).