Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

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2.2.4 Semantik der Prädikatenlogik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.2.5 Ableitungskalkül für die Prädikatenlogik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.2.6 Dreiwertige Logik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.3 Formale Beschreibung von Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.3.1 Funktionen und zusammengesetzte Ausdrücke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.3.2 Bedingte Ausdrücke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3.3 Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3.4 Tabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.3.5 Listen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.4 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.5 Ergänzende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3 Klassen und Objekte 59 3.1 Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.1.1 Einfache Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.1.2 Verweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.2 Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.2.1 Abstrakte Datentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.2.2 Klassen in Eiffel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.2.3 Typen und Verweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.2.4 Kunden, Lieferanten und Selbstreferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.3 Routinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.3.1 Aufruf von Routinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.3.2 Definition von Routinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.3.3 Lokale Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.3.4 Standardoperationen für alle Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3.5 Das aktuelle Exemplar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.6 Nicht-standardmäßiges Erzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.4 Das Geheimnisprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.5 Copy- und Referenz-Semantik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.5.1 Einfache Typen und Klassentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.5.2 mssxexpanded: Klassen mit Copy-Semantik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.6 Generische Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.6.1 Parametrisierung von Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.6.2 Typprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.6.3 Felder: Beispiele generischer Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.7 Verträge für Software-Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.7.1 Zusicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3.7.2 Vor- und Nachbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.7.3 Klasseninvarianten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.7.4 Grenzen der Anwendbarkeit von Zusicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.8 Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.8.1 Erben und Vorfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.8.2 Export geerbter Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.8.3 Redefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.8.4 Polymorphismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.8.5 Deklaration durch Assoziation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.8.6 mssxDeferred Classes: Abstrakte Datentypen in mssxEiffel . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.8.7 Mehrfachvererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 3.8.8 Umbenennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.8.9 Wiederholtes Erben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3.8.10 Vererbung und Zusicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.8.11 Kaufen oder Erben? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3.9 Arbeiten mit mssxEiffel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3.10 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.11 Sprachbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.11.1 Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.11.2 Statische und Dynamische Semantik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.12 Ergänzende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.13 Deutsch-Englisches Begriffswörterbuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4 Systematische Entwicklung zuverlässiger Software 127 4.1 Systematischer Entwurf von Softwaresystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.1.1 Analyse und Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.1.2 Grundideen des objektorientierten Entwurfs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.1.3 Aufspüren der Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.1.4 Schnittstellentechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.1.5 Vererbungstechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.1.6 Beispiel: Bibliothekenverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 4.1.7 Ästhetik der Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.2 Verifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.2.1 Korrektheit von Routinen und Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 4.2.2 Ein Kalkül für Verifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 4.3 Strukturierung von Routinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
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Seite 7 und 8: Abbildungsverzeichnis 2.1 Syntax de
Seite 9: 4.9 Verifikationsregeln und Prädik
Seite 12 und 13: edeutet wiederum, exakte Prognosen
Seite 14 und 15: Stoff betrifft, so werden Sie eine
Seite 16 und 17: ilden die Grundlage zum Erwerb des
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Seite 20 und 21: ser Zweig der Informatik beschäfti
Seite 22 und 23: 5. Kompatibilität ist ein Maß daf
Seite 24 und 25: ∀a ∈IN. teilt(a,a) ∧ teilt(a,
Seite 26 und 27: durchgeführt werden, sofern man ni
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Seite 36 und 37: und “örtlich” durch Zerlegung
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Seite 45 und 46: 2.1 Formale Sprachbeschreibungen Di
Seite 47 und 48: möglichen Alternativen auf der rec
Seite 49 und 50: Wenn wir eine Menge von Sprachen be
Seite 51 und 52: Da wir im folgenden den Begriff der
Seite 53 und 54: Für die Zuordnung zwischen der Obj
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Diese Form der Definition findet ih
Seite 57 und 58:
K1: Kommutativ-Gesetz E1 ∧E2 ≡
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Axiomenschemata: L1 A ∨ ¬A L2 (A
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In dem Kapitel über die Programmve
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2. Es werden Quantoren eingeführt,
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s (T, state) = wahr s (F, state) =
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• x ist gebunden in p(t1, ..., tn
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Der Wert einer Aussage mit mehreren
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Wichtig ist, daß die Auswahl des W
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Wir geben hier eine Funktion an, di
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wichtigste formale Sprache zur Besc
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Wir wollen jedoch deutlich darauf h
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Buch, sondern sollten besser als ei
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Viel sinnvoller ist es, bei der Bes
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Entsprechend ihrer beabsichtigten B
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Klassen sind rein statische Beschre
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leeren Verweis (d.h. von machen Per
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haben wie z.B. “(jahr:INTEGER)”
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und diese erzeugten Objekte mit Ver
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Bei der Erzeugung von Objekten mitt
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über den Namen eines Attributs Wer
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• Die Veränderung und Auswertung
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3.5 Copy- und Referenz-Semantik In
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3.5.2 expanded: Klassen mit Copy-Se
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class LIST[X] creation new feature
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Dieses Problem wird durch das Konze
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3.7.1 Zusicherungen Eiffel logische
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class ARRAY[X] creation make featur
Seite 112 und 113:
class ARRAY[X] creation make featur
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formulieren und zu überwachen. Eig
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3.8.2 Export geerbter Features Norm
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Ist also p ein Personenobjekt und a
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Definition 3.8.5 (Konformität) Ein
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Um die Beschreibung des Typsystems
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Nachkommenklassen aber folgt entity
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deferred class LIST[X] feature leng
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class STUDENT feature universität:
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Das Problem ist nun, daß beide Elt
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Prinzipiell wäre es sogar möglich
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Das bedeutet also, daß die Erbenkl
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Die eigentliche Montage eines Syste
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Verständlichkeit der Module: Die L
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dynamische Semantik: Die dynamische
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Constant ::= Manifest constant | Id
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Kapitel 4 Systematische Entwicklung
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4.1.2 Grundideen des objektorientie
Seite 149 und 150:
jedoch dringend zu empfehlen, jegli
Seite 151 und 152:
• Ausleihe - Bücher werden nach
Seite 153 und 154:
Der Anwender ist kein echter Klient
Seite 155 und 156:
Es sei an dieser Stelle angemerkt,
Seite 157 und 158:
einen Rechner überprüft werden ka
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Definition 4.2.3 (Korrektheit von R
Seite 161 und 162:
Programmkonstruktion keine Rolle, d
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Eine Wertzuweisung entity := Ausdru
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4.3.2.1 Die Rolle formaler Paramete
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Für eine korrekt implementierte Pr
Seite 169 und 170:
{ pre} Anweisung1 { p} , { p} Anwei
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die alle dieselbe Variable x betref
Seite 173 und 174:
4.3.4.4 Verifikation Die Verifikati
Seite 175 und 176:
Dieser Beweis ist in der folgenden
Seite 177 und 178:
Im allgemeinen ist es sehr schwieri
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from Init invariant Inv variant Var
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Programm Zusicherungen Prämissen n
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entdeckten Fehler stillschweigend h
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Gegenlesen nicht findet(, aber auch
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4.3.10 Die Verifikation rekursiver
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• Die Variante einer rekursiven R
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Die Art der Anweisungen ist nicht a
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Die Formulierung von Ausdrücken mu
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4.4.6 Sprachbeschreibung Die nun fo
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Programm nachträglich als korrekt
Seite 199 und 200:
Der vollständige Korrektheitsbewei
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Dies ist die Grundidee der sogenann
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Als Initalanweisung genügt es, i m
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Beispiel 4.5.15 (Vertauschen von Se
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Mit einer wichtigen strategischen A
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Seien Sie sich bewußt, daß gerade
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