Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

5. Kompatibilität ist ein Maß dafür, wie leicht ein Programm mit anderen Programmen verbunden werden
kann. Diese Eigenschaft ist wichtig, wenn ein Programm Informationen von einem fremden Programm
weiterverarbeiten soll. Dabei gibt es aber oft Probleme, z.B. weil – gerade in der MS-DOS Welt –
eine Vielfalt unterschiedlicher Dateiformate benutzt wird, die erst mühsam konvertiert werden müssen.
Der Schlüssel zur Kompatibilität liegt in der Vereinbarung von Standards für die Kommunikation von
Programmen und in einer gewissen Einheitlichkeit des Entwurfs.
6. Eine grundlegende Anforderung an jedes Softwareprodukt ist natürlich auch die Effizienz, d.h. die
ökonomische Nutzung von Hardwareressourcen sowohl bezüglich Raum als auch bezüglich der Zeit. Auch
wenn diese Anforderung durch die enormen Verbesserungen der Hardware nicht mehr ganz so bedeutend
ist wie vor 15 Jahren, kann auf prinzipielle Komplexitätsbetrachtungen nicht verzichtet werden.
7. Portabilität ist das Maß dafür, wie leicht ein Programm auf verschiedene Hardware- und Software-
Umgebungen übertragen werden kann.
8. Verifizierbarkeit ist das Maß dafür, wie leicht Daten und Prozeduren zur Fehlererkennung und -verfolgung
während der Betriebsphase eines Programms erzeugt werden können.
9. Integrität ist die Fähigkeit eines Systems, seine Komponenten und Daten gegen unberechtigten Zugriff
zu schützen.
10. Benutzerfreundlichkeit ist das Maß dafür, wie leicht ein der Umgang mit einem Softwaresystem von
ungeübten Benutzern erlernt werden kann.
Nicht alle Qualitätsfaktoren sind miteinander verträglich. So schränkt z.B. die Forderung nach Integrität
die Benutzerfreundlichkeit ein und die Forderung nach Portabilität die Effizienz. Es wird Ihre Aufgabe als
Informatiker sein, zwischen diesen Rahmenbedingungen abzuwägen und auf der Grundlage Ihrer Kenntnisse
einen Kompromiß zu erzielen. Deshalb soll Ihnen das Grundstudium zwei Arten von Fähigkeiten vermitteln.
• Zum einen sollen Sie die theoretisch-formalen Grundlagen kennenlernen, die nötig sind, um informationstechnische
Prozesse überhaupt beschreiben zu können. Deswegen erhalten Sie in den ersten beiden Semestern
eine Einführung in formale Systeme, die maschinell verarbeitet werden können, wie z.B. Logik,
Programmiersprachen und Schaltungen. Darüberhinaus sollen Ihnen die mathematisch-theoretischen
Grundlagen von formalen Systemen und die Grenzen Ihrer Anwendbarkeit verdeutlicht werden. Das
geschieht allerdings erst im vierten Semester.
• Zum anderen sollen Sie aber auch Techniken und Methoden erlernen, formale Systeme optimal für Ihre
Aufgaben einzusetzen. Leitthemen der ersten 3 Semester sind daher das Programmieren, also die Anwendung
der Grundkonzepte von Programmiersprachen, um technische Systeme zu beschreiben, und vor
allem auch Strukturierungsmethoden für formale Systeme. Letztere betreffen sowohl die Organisation des
Entwicklungsprozesses an sich (den sogenannte Life Cycle der Systementwicklung) als auch die Strukturierung
des zu entwickelnden Systems (Modularisierung). Parallel zu den Konstruktionsmethoden werden
wir immer auch über Methoden reden, mit denen Sie die Qualität der von Ihnen konstruierten Systeme
sicherstellen oder überprüfen können, also Verfahren zum Testen und Messen oder zum Beweisen von
Eigenschaften der Systeme. Dabei wird wird Korrektheit und Effizienz im Vordergrund stehen.
Um Ihnen die Bedeutung dieser Begriffe exakt zu erklären, werden wir im Endeffekt das gesamte Grundstudium
benötigen. Im folgenden wird trotzdem der Versuch gemacht, eine Einführung in die Denkweisen der
Informatik zu geben. Sie ist für das Verständnis der weiteren Kapitel hilfreich, aber nicht unbedingt erforderlich.
Sie können es ruhig überspringen und vielleicht später (mit etwas mehr Verständnis) durcharbeiten.
1.2 Theoretische Schwerpunkte der ersten beiden Semester
Alle informationstechnischen Systeme basieren auf formalen Systemen: Programmiersprachen, Logik, Programmbibliotheken
usw. Die Hauptaufgabe des Informatikers ist, informationstechnische Abläufe derart formal