Programmieren

Als ein Teilbereich der Softwareentwicklung umfasst das Programmieren vor allem die Umsetzung eines Softwareentwurfs in Quellcode. Allgemein versteht man unter Programmieren die Umsetzung von Algorithmen in lauffähige Programme.

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Ein Algorithmus ist eine Handlungsvorschrift zur Lösung eines Problems.

Abstraktionsniveau

Maschinen sind im Vergleich zum menschlichen Gehirn sehr primitive Gebilde. Die Diskrepanz zwischen der menschlichen Denkweise und der Arbeitsweise von Maschinen bezeichnet man als Semantische Lücke. Programmiersprachen ermöglichen es, Problemstellungen der realen Welt abstrahiert und maschinengerecht abzubilden und damit diese Lücke zu verringern. Je höher die Abstraktion einer Programmiersprache ist, desto mehr lässt sich die Semantische Lücke verringern: Maschinenorientierte Sprachen (z.B. x86-Assembler) abstrahieren kaum und sind daher für den Menschen schwerer verständlich, problemorientierte Sprachen (z.B. Java) abstrahieren stark und sind daher deutlich leichter verständlich.

	Generation	Merkmale	Sprachen
Höhere Sprachen	5: Sprachen der KI	Logik- und Regelbasiert	Lisp, Prolog
Höhere Sprachen	4: Anwendungsbezogene Sprachen	Domänenspezifisch	SQL
Höhere Sprachen	3: Problemorientierte Sprachen	Datenobjekte, Routinen, Kontrollstrukturen	C, C++, C#, Java, JavaScript, Python
Niedere Sprachen	2: Assemblersprachen	Symbolische Befehle	X86-Assembler, MIPS-Assembler, ARM-Assembler
Niedere Sprachen	1: Maschinensprache	Binärcode	-

Programmierparadigmen

Unter einem Programmierparadigma versteht man die grundlegende Herangehensweise, Probleme mit Hilfe einer Programmiersprache zu lösen. Viele Programmiersprachen unterstützen dabei mehrere Paradigmen gleichzeitig, auch wenn sie oft einem bestimmten Paradigma zugeordnet werden. Generell werden Programmierparadigmen in zwei große Kategorien eingeteilt: Bei imperativen Paradigmen steht die Frage Wie soll das Ergebnis erreicht werden? im Vordergrund, bei deklarativen Paradigmen die Frage Was soll das Ergebnis sein? Imperative Paradigmen legen also Schritt für Schritt fest, wie ein Ergebnis erreicht wird; deklarative Paradigmen beschreiben stattdessen das gewünschte Ergebnis.

Programmierparadigmen	Kategorie	Fokus	Beispielsprachen
Prozedurale Programmierung	Imperative Programmierung	Routinen werden in Prozeduren gekapselt. Es gibt eine klare Trennung zwischen Daten und Routinen. Routinen stellen dabei wiederverwendbaren Code dar, der aus verzweigten und sich wiederholenden Folgen von Anweisungen besteht, die den Programmablauf steuern	Pascal, C
Objektorientierte Programmierung	Imperative Programmierung	Objekte verbinden sowohl Daten als auch Routinen. Zentrale Aspekte sind Datenkapselung, Abstraktion, Vererbung und Polymorphie	C++, Java
Funktionale Programmierung	Deklarative Programmierung	Berechnungen werden als die Auswertung mathematischer Funktionen betrachtet. Seiteneffekte (veränderliche Daten und Zustände) werden vermieden	Haskell, Lisp
Logische Programmierung	Deklarative Programmierung	Fakten und Regeln werden zur logischen Deduktion verwendet. Es wird festgelegt, was bekannt ist, um daraus abzuleiten, was daraus folgt	Prolog

Programmausführung

Programme können auf einem Computer auf unterschiedliche Arten ausgeführt werden. Bei Compilersprachen wird der Quellcode vor der Ausführung vollständig in eine ausführbare Datei übersetzt. Bei Interpretersprachen wird der Quellcode zur Laufzeit direkt ausgeführt, ohne vorherige Übersetzung. Just-In-Time- Compilersprachen (JIT) kombinieren beide Ansätze: Der Quellcode wird zunächst in einen plattformunabhängigen Bytecode kompiliert, der dann zur Laufzeit ausgeführt wird. Compilersprachen wie C und C++ sind dabei besonders performant, Interpretersprachen wie JavaScript und Python sind plattformunabhängig und JIT-Sprachen wie C# und Java vereinen die Vorteile beider Ansätze.

Compilersprachen

Interpretersprachen

Just-In-Time Compilersprachen

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In Java wird der Interpreter als Java Virtual Machine bezeichnet.