Im Laufe der Zeit wurde das Programmieren zu einem der bedeutendsten Bereiche der Informatik. Die Programmierung entstand lange vor den ersten Computern und hat seitdem eine enorme Entwicklung in den Techniken und Ansätzen zum Schreiben von Software durchlaufen. Im Laufe seiner Entwicklung hat sich die Programmierung periodischen Veränderungen unterzogen, von der strukturellen Programmierung bis zur objektorientierten Programmierung.
Die strukturelle Programmierung wurde in den späten 1950er und frühen 1970er Jahren zum dominierenden Ansatz in der Programmierung. Die Grundidee der Strukturprogrammierung bestand darin, das Programm in kleine, leicht zu verwaltende Blöcke wie Prozeduren oder Funktionen aufzuteilen. Die Technik beinhaltete die Verwendung von aufeinanderfolgenden, verzweigten und zyklischen Konstrukten, um den Fluss der Programmausführung zu steuern. Wichtige Konzepte waren Bedingungen, Schleifen und Routinen, die die Strukturierung des Codes ermöglichten und die Wiederverwendung ermöglichten.
Anmerkung: Die strukturelle Programmierung war eine Reaktion auf Probleme beim Entwerfen und Debuggen großer Programme, die mit der Verwendung von unstrukturiertem und Spaghetti-Code verbunden waren. Die Technik legte die Grundlagen für die spätere Entwicklung der Programmierung.
Im Laufe der Zeit hat die Strukturprogrammierung jedoch auch ihre Nachteile gezeigt. In komplexen Projekten wurde der Code zu schwer zu verstehen und zu unterstützen, das Aktualisieren und Ändern des Programms wurde zu einer schwierigen Aufgabe. Als Reaktion auf diese Probleme begann die Entwicklung eines neuen Ansatzes, der objektorientierten Programmierung.
Objektorientierte Programmierung (OOP) wurde in den 1980er Jahren populär. OOP bietet eine neue Art, über Programmierung nachzudenken, basierend auf dem Konzept von Objekten. Bei diesem Ansatz wird das Programm als eine Sammlung interagierender Objekte behandelt, von denen jedes seine eigenen Daten und Methoden hat. OOP bietet ein hohes Maß an Modularität, hierarchische Struktur und Wiederverwendung von Code, wodurch die Programmentwicklung effizienter und die Programmunterstützung einfacher wird.
Erste Programmierschritte
Die Geschichte der Programmierentwicklung begann mit dem Aufkommen der ersten elektronischen Computer in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Zu dieser Zeit war die Programmierung hauptsächlich auf Maschinencode und Low-Level-Sprachen zurückzuführen, die fundierte Kenntnisse der Hardwaremerkmale eines Computers erforderten.
Bereits in den 1950er Jahren entstand jedoch die Notwendigkeit, höhere und lesbare Programmiersprachen zu entwickeln. Als Ergebnis wurden die ersten Sprachen wie Fortran und Cobol entwickelt, die den Programmierern komfortablere Werkzeuge zum Schreiben von Programmen zur Verfügung stellten.
Mit dem Aufkommen der strukturellen Programmierung in den 1960er Jahren wurde die Programmiermethodik strukturierter und leichter zu verstehen. Ein wichtiger Durchbruch in der Entwicklung der Strukturprogrammierung war die Einführung des Konzepts von Blöcken, bedingten Operatoren und Schleifen, die es ermöglichten, komplexe Programme in einfachere und verständlichere Teile zu unterteilen.
In den 1980er Jahren entstand jedoch die Notwendigkeit für einen noch flexibleren und modularen Programmieransatz. So wurde das Paradigma der objektorientierten Programmierung geboren. Das Hauptprinzip dieses Paradigmas besteht darin, das Programm als eine Reihe von Objekten darzustellen, die miteinander interagieren.
Die Geschichte der Entwicklung von Programmiermethoden zeigt daher, wie die Programmierung durch die ständige Entwicklung von Programmiersprachen und -methoden immer komfortabler und effizienter wurde.
Beginn der strukturellen Programmierung
An der Wende der 1950er und 1960er Jahre hatte das Programmieren eine Reihe von Problemen. Eine davon war die Komplexität der Unterstützung und Entwicklung großer Softwaresysteme, die oft eine unstrukturierte Reihe von Befehlen und Übergängen darstellten. Dies führte zu Schwierigkeiten beim Debuggen und Ändern des Codes sowie zu einer ineffizienten Nutzung der Computerressourcen.
Die Idee hinter der Strukturprogrammierung besteht darin, nur drei grundlegende Steuerstrukturen zu verwenden: Sequenzierung, Verzweigung und Schleife. Diese Strukturen ermöglichen es Ihnen, beliebige logische Berechnungen und Steuerkonstruktionen auszudrücken, ohne bedingungslose Übergänge und tiefe Verschachtelung zu verwenden.
In dem Bemühen, strukturierteren Code zu erstellen, haben Entwickler begonnen, strukturelle Programmieransätze wie Blöcke, Prozeduren und Funktionen aktiv zu nutzen. Anstatt große Codeblöcke zu schreiben, begannen die Programmierer, das Programm in kleinere logische Blöcke zu zerlegen, was die Entwicklung und Wartung von Softwaresystemen erheblich vereinfachte.
Die strukturelle Programmierung hat sich zu einem starken Einfluss auf die Programmierung im Allgemeinen entwickelt und hat die Aufmerksamkeit von Forschern und Praktikern aus der ganzen Welt auf sich gezogen. Als Ergebnis wurde die strukturelle Programmierung zur Grundlage für die Entwicklung höherer Programmiermethoden wie objektorientierter Programmierung.
Eines der bekanntesten Beispiele für strukturelle Programmieranwendungen ist die Programmiersprache C, die eine Vielzahl von Tools zur Strukturierung von Programmcode wie Funktionen, bedingten Anweisungen und Schleifen bietet. Die strukturelle Programmierung hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung von Programmiersprachen hinterlassen und wird immer noch von Webentwicklern und anderen Programmierexperten auf der ganzen Welt verwendet.
Das Aufkommen der imperativen Programmierung
Low-Level-Programmiersprachen wie Assembler spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der imperativen Programmierung. Der Assembler wurde entwickelt, um die Hardware des Computers zu steuern und direkt mit dem Speicher und den Registern zu interagieren. Im Assembler gibt der Programmierer explizit an, welche Aktionen der Computer ausführen soll und in welcher Reihenfolge.
Die Grundlage der imperativen Programmierung war die Turing-Maschine, die 1936 von Alan Turing entwickelt wurde. Diese abstrakte Maschine, die aus einem endlosen Band und einem Kopf besteht, ist in der Lage, bestimmte Befehle auszuführen. Die Idee der Turing-Maschine diente als Grundlage für die Erstellung von Rechenmaschinen und ersten Computern.
Die Entwicklung der imperativen Programmierung wurde von der Schaffung von hochrangigen Programmiersprachen wie Fortran, Cobol und C begleitet. Diese Sprachen lieferten die Möglichkeit, Code auf eine abstraktere und verständlichere Weise zu schreiben, was die Arbeit der Programmierer und die Aufgaben auf höherer Ebene vereinfachte.
Mit dem Aufkommen der imperativen Programmierung konnten Entwickler konsequente Aktionen beschreiben und die Ausführung von Programmanweisungen überwachen. Diese Programmiermethodik bleibt populär und wird in der modernen Programmierung weit verbreitet sein, trotz der Entstehung neuer Ansätze und Methoden wie objektorientierter Programmierung.
Zwischenschritt: Prozedurale Programmierung
Bei diesem Ansatz werden Daten und Funktionen getrennt voneinander verarbeitet und mithilfe von Parametern zwischen Prozeduren übergeben. Prozeduren in der prozeduralen Programmierung sind unabhängig und können von anderen Prozeduren aufgerufen werden. Dadurch können Sie das Programm in kleinere und logisch verknüpfte Teile aufteilen, was das Debuggen und Modifizieren des Programms erleichtert.
| Vorteile der prozeduralen Programmierung: | Nachteile der prozeduralen Programmierung: |
|---|---|
| - Einfachheit und Verständlichkeit des Codes | - Begrenzte Möglichkeit zur Wiederverwendung von Code |
| - Möglichkeit, Prozeduren parallel auszuführen | - Komplexität der Verwaltung globaler Daten |
| - Einfaches Debuggen und Testen | - Komplexität der Codeunterstützung und -erweiterung |
Die prozedurale Programmierung wurde in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts weit verbreitet und war ein grundlegender Ansatz für die Softwareentwicklung. Im Laufe der Zeit wurden seine Einschränkungen jedoch spürbar, insbesondere bei der Entwicklung komplexer und skalierbarer Systeme.
Durch die Entwicklung der prozeduralen Programmierung wurde ein neuer Ansatz benötigt, der die Erstellung eines strukturierteren und flexibleren Codes ermöglichen würde. Dieser Ansatz wurde zur objektorientierten Programmierung, die im nächsten Abschnitt beschrieben wird.
