Python 3 - Lernen und professionell anwenden

Kapitel 1

Grundlagen

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쐽 Sie beschreiben die Problemlösung meist nicht wirklich vollständig, sondern setzen vo-

raus, dass der Leser, d.h. die den Algorithmus ausführende Instanz, über ein gewisses

Allgemeinwissen verfügt und in der Lage ist, »Beschreibungslücken« selbstständig zu

füllen. So steht in dem Kochrezept nichts davon, dass man die Backofentür öffnen und

schließen muss. Das versteht sich von selbst und wird deshalb weggelassen.

쐽 Sie enthalten ungenaue Formulierungen, die man unterschiedlich interpretieren kann.

Was heißt z.B. »goldbraun«?

Auch ein Computerprogramm kann man als Algorithmus auffassen. Denn es »sagt« dem

Computer, was er zu tun hat. Damit ein Algorithmus von einem Computer ausgeführt wer-

den kann, muss er in einer Sprache formuliert sein, die der Computer »versteht« – einer

Programmiersprache. Im Unterschied zu »natürlichen« Sprachen, wie Deutsch oder Eng-

lisch, die sich in einer Art evolutionärem Prozess im Laufe von Jahrhunderten entwickelt

haben, sind Programmiersprachen »künstliche« Sprachen. Sie wurden von Fachleuten ent-

wickelt und sind speziell auf die Formulierung von Algorithmen zugeschnitten.

1.4 Syntax und Semantik

Eine Programmiersprache ist – wie jede Sprache – durch Syntax und Semantik definiert.

Die Syntax legt fest, welche Folgen von Zeichen ein Programmtext in der jeweiligen Sprache

ist. Zum Beispiel ist

kein gültiger Python-Programmtext, weil die Python-Syntax vorschreibt, dass in einem

arithmetischen Ausdruck zwischen zwei Zahlen ein Operator (z.B.

+, -, *, /) stehen muss.

Das Ausrufungszeichen

! ist aber nach der Python-Syntax kein Operator.

Dagegen ist die Zeichenfolge

ein syntaktisch korrektes Python-Programm. Die Syntax sagt aber nichts darüber aus, wel-

che Wirkung dieses Mini-Programm hat. Die Bedeutung eines Python-Programmtextes

wird in der Semantik definiert. Bei diesem Beispiel besagt die Semantik, dass auf dem Bild-

schirm die Zeichenkette

Schweinebraten mit Klößen ausgegeben wird.

1.5 Interpreter und Compiler

Python ist eine höhere Programmiersprache. Es ist eine künstliche Sprache für Menschen,

die Algorithmen formulieren wollen. Mit einer höheren Programmiersprache lässt sich auf

bequeme Weise Programmtext notieren, der leicht durchschaubar und gut verständlich ist.

Syntax und Semantik einer höheren Programmiersprache sind auf die Bedürfnisse von

Menschen zugeschnitten und nicht auf die technischen Spezifika der Maschine, die das Pro-

gramm ausführen soll.

a = 1 ! 2

print("Schweinebraten mit Klößen")

31

1.5

Interpreter und Compiler

Damit ein Programmtext – man spricht auch von Quelltext (source code) – vom Computer

»verstanden« wird und abgearbeitet werden kann, muss er in ein ausführbares Programm

übersetzt werden.

Dazu gibt es zwei unterschiedliche Methoden.

Ein Compiler übersetzt einen kompletten Programmtext und erzeugt ein direkt ausführba-

res (executable) Programm, das vom Betriebssystem geladen und gestartet werden kann. Bei

der Übersetzung müssen natürlich die Besonderheiten des Rechners, auf dem das Pro-

gramm laufen soll, berücksichtigt werden. Es gibt dann z.B. unterschiedliche Fassungen für

MS-Windows- und Unix-Systeme. Programmiersprachen, bei denen kompiliert wird, sind

z.B. Pascal, C, C++.

Abb. 1.3: Arbeitsweise eines Compilers

Ein Interpreter liest einen Programmtext Zeile für Zeile und führt (über das Betriebssystem)

jede Anweisung direkt aus. Wenn ein Programm gestartet werden soll, muss zuerst der Inter-

preter aufgerufen werden. Für jedes Betriebssystem gibt es zu der Programmiersprache

einen eigenen Interpreter. Wer ein Programm in einer interpretativen Sprache verwenden

möchte, benötigt also zusätzlich zu dem Anwendungsprogramm noch einen Interpreter.

Python ist eine interpretative Programmiersprache. Dies hat den Vorteil, dass ein und das-

selbe Programm auf allen Rechnerplattformen läuft. Als nachteilig könnte man aus Ent-

wicklersicht empfinden, dass der Quelltext einer Software, die man verkaufen möchte,

immer offen gelegt ist (open source). Damit besteht das Risiko, dass jemand illegalerweise

den Programmtext leicht verändert und ihn unter seinem Namen weiterverkauft. Das geis-

tige Eigentum des Programmentwicklers ist also schlecht geschützt. Auf der anderen Seite

gibt es einen gewissen Trend, nur solche Software einzusetzen, deren Quelltext bekannt ist.

Denn nur dann ist es möglich, etwaige Fehler, die erst im Lauf des Betriebes sichtbar wer-

den, zu finden und zu beseitigen. Wer Software verwendet, deren Quelltext geheim gehalten

ist, macht sich vom Software-Hersteller abhängig, und ist im Störungsfall »auf Gedeih und

Verderb« auf ihn angewiesen.

Programmtext in

höherer Programmier-

sprache

ausführbares

Programm

Betriebssystem

Compiler

Hardware

a = int(input())

b = a*a

print(b)