Die prozedurale Programmierung ist ein Programmierparadigma. Sie basiert auf der Verwendung von Prozeduren, das heißt einer Abfolge von Anweisungen. Ziel der prozeduralen Programmierung ist es, Daten zu manipulieren, um ein spezifisches Ziel zu erreichen.
Was ist ein Programmierparadigma?
Um das Prinzip der prozeduralen Programmierung zu verstehen, muss man verstehen, was ein Programmierparadigma ist.
Ein Programmierparadigma ist ein Ansatz oder eine Methodik für den Code, um ein Problem zu lösen und Software zu entwickeln. Es gibt mehrere Programmierparadigmen, und diese Paradigmen beeinflussen, wie Entwickler ihren Code schreiben. Die Konzepte und Strukturen unterscheiden sich je nach verwendetem Paradigma. Hier sind einige häufig verwendete Programmierparadigmen:
- Die imperative Programmierung: Dieses Paradigma basiert auf präzisen Anweisungen, die dem Computer gegeben werden. Ziel ist es, bestimmte Aufgaben zu erfüllen. Der vom Entwickler geschriebene Code kann den Zustand des Programms ändern. Die prozedurale Programmierung ist ein Unterbereich der imperativen Programmierung und zeichnet sich durch die Nutzung von Prozeduren aus. Diese Prozeduren bestehen aus einer Reihe von Anweisungen, die nacheinander ausgeführt werden. C ist die am häufigsten verwendete Programmiersprache für imperative (und prozedurale) Programmierung.
- Die objektorientierte Programmierung (OOP): Dieses Paradigma basiert auf Objekten, die Instanzen von Klassen sind. Java ist eine weit verbreitete objektorientierte Programmiersprache. Es basiert auf der Erstellung von Objekten (wie ein Auto, eine Person oder ein Tier): deren Eigenschaften, die Beziehungen zwischen diesen Objekten, eventuelle Vererbungsbeziehungen zwischen ihnen. Java ist eine Programmiersprache, die auf den Konzepten der objektorientierten Programmierung basiert.
- Die funktionale Programmierung: Dieses Paradigma verwendet eine Verschachtelung mehrerer Funktionen. Tatsächlich gibt es in der funktionalen Programmierung keine Zuweisungsoperationen: Alles geschieht durch Funktionsaufrufe. Im Gegensatz zur imperativen Programmierung (und somit auch zur prozeduralen Programmierung) wird in der funktionalen Programmierung stark auf Rekursion zurückgegriffen. Haskell ist eine Programmiersprache, die auf den Grundlagen der funktionalen Programmierung basiert.
Was ist eine Prozedur?
Wie bereits erwähnt, basiert die prozedurale Programmierung auf der Verwendung von Prozeduren, um Aufgaben zu erledigen. Aber was ist eine Prozedur in der Informatik?
Eine Prozedur ist eine Abfolge von Anweisungen, die unter einem einzigen Namen zusammengefasst sind und aufgerufen werden können, um eine spezifische Aufgabe auszuführen. Prozeduren ermöglichen es, ein Programm in kleinere und besser handhabbare Module zu zerlegen. Sie können an verschiedenen Stellen im Programm aufgerufen werden, auch innerhalb anderer Prozeduren, was die Wiederverwendbarkeit des Codes erleichtert und seine Lesbarkeit sowie die Fehlerbehebung verbessert.
Die Vorteile der prozeduralen Programmierung
Die Verwendung von Prozeduren, einem Schlüsselkonzept der prozeduralen Programmierung, bietet viele Vorteile. Hier sind einige davon:
- Der Code ist wiederverwendbar: Einer der Hauptvorteile der prozeduralen Programmierung ist die Fähigkeit, Code in verschiedenen Teilen des Programms wiederzuverwenden, ohne ihn neu schreiben zu müssen. Sobald eine Prozedur geschrieben ist, muss sie nur noch aufgerufen werden: Sie kann so oft wie nötig aufgerufen werden. Das ermöglicht einen einfacheren und lesbareren Code.
- Der Code ist klarer: Die Zerlegung eines Programms in Prozeduren macht den Code klarer und leichter verständlich. Jede Prozedur hat eine spezifische Aufgabe, was den Entwicklern hilft, ihr Programm leichter und effizienter zu verfolgen.
- Die Fehler im Code sind leichter zu beheben: Durch die Isolierung spezifischer Aufgaben in Prozeduren können Entwickler jeden Teil des Programms unabhängig testen und debuggen. Bei einem Fehler in einem prozedural organisierten Code kann ein Entwickler den Fehler schneller lokalisieren und beheben als in einem schlecht organisierten Code. Neben der Zeitersparnis bringt die Verwendung von Prozeduren auch eine erhebliche Effizienzsteigerung mit sich.
Hauptmerkmale der prozeduralen Programmierung
Die prozedurale Programmierung unterscheidet sich von anderen Programmierparadigmen in drei verschiedenen Aspekten: Sie verwendet Schleifen anstelle von Rekursion, und ihr Code ermöglicht die Mutation von Daten.
- Verwendung von Schleifen: Schleifen wie die for-Schleifen, die while-Schleifen sowie die do-while Schleifen werden häufig verwendet, um eine Reihe von Anweisungen zu wiederholen, bis eine spezifische Bedingung erfüllt ist. Schleifen sind in der prozeduralen Programmierung unerlässlich.
- Abwesenheit (oder reduzierte Präsenz) von Rekursion: Rekursion ist in der prozeduralen Programmierung durchaus möglich. Sie wird jedoch viel weniger verwendet als in anderen Programmierarten wie der funktionalen Programmierung. Schleifen werden in der prozeduralen Programmierung tatsächlich der Rekursion vorgezogen.
- Betonung der Datenmutation: In der prozeduralen Programmierung sind die Daten häufig veränderlich, das heißt, sie sind modifizierbar. Dies ermöglicht es dem Programmierer, die Daten zu bearbeiten und die Variablen nach den Bedürfnissen des Programms zu aktualisieren.
Beispiel einer prozeduralen Programmiersprache: C
Die C-Sprache ist eines der häufigsten Beispiele für eine prozedurale Programmiersprache. Sie ermöglicht es Entwicklern, organisierte und effiziente Programme zu erstellen.
Vergleich mit anderen Programmierarten
1. Imperative Programmierung (nicht prozedural):
int main(){
int a = 1
int b = 2
int c = a + b
…
}
In diesem Beispiel werden die Anweisungen nacheinander ohne die Verwendung von Funktionen oder Prozeduren ausgeführt.
2. Prozedurale Programmierung:
int summe(int a, int b){
return a + b;
}
int main(){
int a = 1;
int b = 2;
int c = summe(a, b);
…
}
Hier wird die Funktion summe verwendet, um die Logik der Addition zu kapseln, und die Funktion main orchestriert die Ausführung, was einen prozeduralen Ansatz demonstriert. Dieser Code ist ziemlich einfach, daher war es nicht dringend notwendig, Funktionen zu verwenden. Wenn jedoch die zu erledigenden Aufgaben komplex sind und mehrere Dutzend Codezeilen erfordern, bietet die Möglichkeit, die Aufgabe in einer Funktion zu kapseln, die bei Bedarf verwendet werden kann, erhebliche Zeit- und Effizienzgewinne.
3. Weder das eine noch das andere (objektorientierte Programmierung - Java):
public class Additionneur{
public int somme(int a, int b){
return a + b ;
}
public static void main(){
int a = 1;
int b = 2;
Additionneur mon_objet = new Additionneur();
int c = mein_objekt.summe(a,b);
}
}
Dieser Code definiert eine Klasse, Additionneur, in der zwei Methoden verfügbar sind. Wie bei den vorherigen Beispielen ermöglicht die Methode summe die Addition zweier ganzer Zahlen. Die Methode main ist die Hauptmethode und dient zum Testen des Codes.
In der Methode main haben wir ein Objekt der Klasse Additionneur initialisiert. Dieser Schritt ist notwendig, um eine Methode der Klasse zu verwenden.
Fazit
Die prozedurale Programmierung ist ein grundlegender Ansatz, der von Softwareentwicklern weitgehend genutzt wird. Durch die Fokussierung auf die Strukturierung des Codes durch Prozeduren bietet sie erhebliche Vorteile in Bezug auf Wiederverwendbarkeit, Klarheit und Wartbarkeit. Das Verständnis dieses Paradigmas ist für jeden Programmierer von entscheidender Bedeutung, der die Grundlagen der Programmierung beherrschen und effiziente und gut strukturierte Software entwickeln möchte.
