13.5 Pseudocode

Was Pseudocode ist

Ein Algorithmus ist eine endliche und eindeutig beschriebene Folge von Schritten, die aus gegebenen Eingaben ein gewünschtes Ergebnis erzeugt. Pseudocode stellt diese Schritte strukturiert dar, ohne die exakte Syntax von Python, Java, C# oder einer anderen Programmiersprache vorauszusetzen.

Pseudocode ist nicht direkt ausführbar und besitzt keine weltweit verbindliche Schreibweise. Innerhalb eines Dokuments sollte die gewählte Notation jedoch konsequent verwendet werden. Ein Leser muss Bedingungen, Schleifen, Ein- und Ausgaben sowie Anfang und Ende eines Blocks eindeutig erkennen können.

• Abstrakter als ein ausführbares Programm, aber strukturierter als eine rein umgangssprachliche Beschreibung.
• Geeignet, um Algorithmen zu planen, zu prüfen, im Team zu besprechen und später in eine Programmiersprache zu übertragen.
• Hilft dabei, die Programmlogik von Syntaxdetails, Bibliotheken und Entwicklungsumgebungen zu trennen.
• Kann Implementierungsprobleme verdecken, wenn Datentypen, Fehlerfälle, Schnittstellen oder Randbedingungen zu ungenau beschrieben werden.

Grundlegende Bausteine

Lesbare Notation verwenden

• Anweisungen in der tatsächlichen Ausführungsreihenfolge notieren.
• Zusammengehörige Blöcke einrücken und mit einem eindeutigen Ende kennzeichnen.
• Sprechende Variablennamen wie summe, anzahl oder maximum verwenden.
• Ein- und Ausgaben sowie Vorbedingungen ausdrücklich benennen.
• Vergleiche und Zuweisungen optisch unterscheiden, beispielsweise = für den Vergleich und ← für die Zuweisung.
• Nur so detailliert werden, wie es zum Verständnis und zur eindeutigen Umsetzung nötig ist.

Beispiel 1: Summe der Zahlen von 1 bis 10

Die Variable summe beginnt mit 0. Die Zählvariable i beginnt mit 1. Solange i höchstens 10 ist, wird i zur bisherigen Summe addiert und danach um 1 erhöht. Nach dem letzten Durchlauf wird das Ergebnis ausgegeben.

START
  summe ← 0
  i ← 1

  SOLANGE i ≤ 10 DANN
    summe ← summe + i
    i ← i + 1
  ENDE SOLANGE

  AUSGABE summe
ENDE

Warum die Schleife endet

Die Schleifenbedingung lautet i ≤ 10. Innerhalb jedes Durchlaufs wird i um 1 erhöht. Nach dem zehnten Durchlauf besitzt i den Wert 11; die Bedingung ist falsch und der Ablauf wird hinter der Schleife fortgesetzt. Ohne die Anweisung i ← i + 1 würde eine Endlosschleife entstehen.

Beispiel 2: Größtes Element eines Arrays finden

Das erste Arrayelement dient als bisheriges Maximum. Danach werden alle weiteren Elemente nacheinander verglichen. Ist ein Wert größer, ersetzt er das bisherige Maximum. Die ursprüngliche Darstellung setzt mindestens ein Element voraus; deshalb wird der leere Eingabefall hier ausdrücklich behandelt.

ALGORITHMUS FindeMaximum(A, n)
  EINGABE Array A mit n Elementen

  WENN n = 0 DANN
    FEHLER "Array ist leer"
  ENDE WENN

  maximum ← A[0]

  FÜR i ← 1 BIS n - 1
    WENN A[i] > maximum DANN
      maximum ← A[i]
    ENDE WENN
  ENDE FÜR

  RÜCKGABE maximum
ENDE ALGORITHMUS

Ablauf der Maximumsuche

Vom Pseudocode zum Programm

Die genaue Syntax entsteht erst bei der Übertragung in eine Programmiersprache. Der Pseudocode bleibt dabei die fachliche Beschreibung des Ablaufs. Er ist besonders nützlich, wenn mehrere Lösungswege verglichen oder Anforderungen mit Personen besprochen werden, die nicht dieselbe Programmiersprache verwenden.

Pseudocode überprüfen

• Sind Eingaben, Ausgaben und das gewünschte Ergebnis benannt?
• Sind alle Variablen vor ihrer ersten Verwendung initialisiert?
• Sind Bedingungen eindeutig wahr oder falsch auswertbar?
• Verändert jede Schleife die Werte, von denen ihre Abbruchbedingung abhängt?
• Sind leere Eingaben, Grenzwerte und ungültige Werte berücksichtigt?
• Lässt sich der Ablauf mit einem kleinen Beispiel Schritt für Schritt nachvollziehen?
• Ist die Beschreibung unabhängig von unnötigen Syntaxdetails einer Programmiersprache?

Zusammenfassung

Pseudocode macht Algorithmen verständlich, bevor ausführbarer Quellcode entsteht. Eine gute Darstellung benennt Ein- und Ausgaben, nutzt klare Zuweisungen, Bedingungen und Schleifen und zeigt Blockgrenzen durch Einrückung und Endmarkierungen.

Die Summenbildung zeigt Initialisierung, Wiederholung und Ausgabe. Die Maximumsuche ergänzt Arrayzugriff, Vergleich, Aktualisierung und Rückgabe. Beide Beispiele lassen sich anschließend in unterschiedliche Programmiersprachen übertragen.