Einführung

von Egbert Hüster und Berthold Hufnagel

Beim Entwickeln größerer Programme orientieren wir uns an den professionellen Programmie­rerinnen und Programmierern. Wir wollen es ihnen nachmachen und gehen in drei Phasen vor.

Phasen der systematischen Programmentwicklung

   1. Entwurf des Programms mit der TOP-DOWN-Methode
   2. Entwurf der Objekte, ihrer Datenräume und zugehöriger Methoden
   3. Codieren und Testen der Algorithmen in einer Programmierumgebung

Wir wollen dir dieses Vorgehen in drei Schritten nun an einem Programm erklären, das die abgebildete Mauer im Grafikfenster darstellt. Die Mauer haben wir gewählt, weil du an der Entwicklung des Programms zu ihrer Darstellung dieses systematische Vorgehen besonders gut lernen kannst. TOP-DOWN kannst du aus dem Englischen übersetzen mit von der Spitze nach unten. Bei uns weckt diese Übersetzung Assoziationen zu Machtstrukturen und hierarchischen Ordnun­gen.

Hierarchische Strukturen sind dir schon oft begegnet. Das Inhaltsverzeichnis dieses Buches (das Menü) ist in seiner Anordnung von Kapiteln und Unterkapiteln hierarchisch gegliedert. Auch das Menü einer Anwendersoftware hat eine hierarchische Struktur. Diese kannst du in einem Menübaum darstellen. Ein Beispiel für den Menübaum eines Editors zeigt die Abbildung.

Bei der TOP-DOWN-Methode zum Entwurf eines Programms entsteht eine Hierarchie in der Anordnung der Prozeduren. Die Übersetzung von der Spitze nach unten beschreibt die Vorgehensweise zur Erstellung dieser Hierarchie jedoch nicht angemessen.

In der informationstheoretischen Fachliteratur wird die TOP-DOWN-Methode als Methode der schrittweisen Verfeinerung beschrieben.

Eine hervorragende Begriffserläuterung steht in dem Hochschullehrbuch von Goldschlager und Lister, das diese schon vor mehr als 25 Jahren geschrieben haben. Dort steht auf Seite 31:

„Schrittweise Verfeinerung ist die jüngste Variante des alten Themas „divide et conquera“ (lat.: teile und herrsche). Der Grundgedanke ist es, den auszuführenden Prozess in zahlreiche Einzelschritte zu zerlegen, von denen jeder durch einen Algorithmus beschrieben werden kann, der weniger umfangreich und einfacher ist als der für den ursprünglichen ganzen Prozess. Weil jeder dieser Teilalgorithmen einfacher als der gesamte Algorithmus ist, hat der Entwickler normalerweise eine klare Vorstellung, wie er aufzubauen ist. Er kann ihn deshalb besser im Detail umreißen, als wenn er versuchen würde, den ganzen Algorithmus auf einmal zu handhaben. Die Teilalgorithmen selbst wiederum können in kleinere Einheiten zergliedert werden, die wegen der größeren Einfachheit detaillierter und präziser ausgedrückt werden können. In dieser Weise wird die Verfeinerung des Algorithmus fortgesetzt, bis jeder seiner Schritte ausreichend detailliert und präzise genug ist für eine Ausführung ...“
Goldschlager / Lister: Informatik - Eine moderne Einführung, München 1990

Die „Methode der schrittweisen Verfeinerung“ lernt man am besten durch gründli­ches Nacharbeiten eines exemplarischen Beispiels kennen. Ein solches Beispiel geben wir mit dem Mauerbau auf den folgenden Seiten. Du musst den Text gründlich studieren. In diesem Kapitel wirst du zuerst nur wenige Aufgaben mit Hilfe des Computers bearbeiten. Deine Arbeit wird im Textstudium bestehen. Am Ende eines jeden Textabschnitts überprüfst du in den  Aufgaben, ob du den Text verstanden hast.