Programmierbegriffe einfach erklärt

Kurze, genaue Definitionen der Wörter, die dir begegnen, wenn du mit dem Programmieren anfängst. Jeder Begriff hat eine eigene Seite mit einem Beispiel, das du im Browser ausführen kannst, den typischen Fehlern und Links zu den Begriffen drumherum.

Wie Code ausgeführt wird

Was zwischen dem Code, den du tippst, und dem laufenden Programm passiert: Compiler, Interpreter, Laufzeitumgebungen und das Betriebssystem.

QuellcodeQuellcode ist der für Menschen lesbare Text eines Programms, den ein Programmierer in einer Sprache wie Python, Java oder C schreibt und als reine Textdateien speichert. Ein Compiler oder Interpreter macht daraus Anweisungen, die ein Computer ausführen kann.CompilerEin Compiler ist ein Programm, das Quellcode aus einer Programmiersprache in Maschinencode oder eine andere niedrigere Form wie Bytecode übersetzt, bevor das Programm läuft. Das übersetzte Programm kann danach ohne den ursprünglichen Quellcode laufen.InterpreterEin Interpreter ist ein Programm, das Quellcode direkt ausführt und seine Anweisungen der Reihe nach abarbeitet, statt zuerst das ganze Programm in eine separate Datei mit Maschinencode zu übersetzen. Die Standardimplementierungen von Python und Ruby sind Interpreter.LaufzeitumgebungEine Laufzeitumgebung ist die Software, die ein Programm um sich herum braucht, während es läuft: die Engine, die seinen Code ausführt, die Standardbibliotheken, die es aufruft, und die Dienste, die Speicher, Fehler und den Zugriff auf das Betriebssystem verwalten. Die JVM, Node.js und CPython sind Beispiele.BetriebssystemEin Betriebssystem (englisch operating system, OS) ist die Software, die die Hardware eines Computers verwaltet und alle anderen Programme ausführt. Es teilt Prozessor, Arbeitsspeicher und Datenspeicher zwischen ihnen auf und gibt ihnen Dateien, Netzwerk, Ein- und Ausgabe. Windows, macOS, Linux, Android und iOS sind Betriebssysteme.

Grundbausteine

Die Bausteine jedes Programms: Werte, Variablen, Arrays und Schleifen.

VariableBeim Programmieren ist eine Variable ein benannter Platz im Speicher, der einen Wert enthält, den dein Programm während der Ausführung lesen und ändern kann. Über den Namen, etwa score oder user_name, greift der Code auf den Wert zu, ohne wissen zu müssen, wo er gespeichert ist.BooleanBeim Programmieren ist ein Boolean (boolescher Wert) ein Datentyp mit genau zwei Werten, wahr und falsch (true und false). Programme erhalten Booleans aus Vergleichen wie age >= 18 und entscheiden damit, welcher Code läuft, in if-Anweisungen und Schleifenbedingungen.ArrayEin Array ist eine Datenstruktur, die eine Sammlung von Werten desselben Typs in einem zusammenhängenden Speicherblock ablegt. Jeder Wert, Element genannt, wird über seine Positionsnummer erreicht, den Index, der in den meisten Sprachen bei 0 beginnt.IterationBeim Programmieren bedeutet Iteration, eine Gruppe von Anweisungen zu wiederholen, meist mit einer Schleife, bis eine Bedingung erfüllt ist oder jedes Element einer Sammlung verarbeitet wurde. Jeder einzelne Durchlauf durch die wiederholten Anweisungen heißt ebenfalls Iteration.

Fehler und Debugging

Die drei Fehlerarten, wie Programme mit ihnen umgehen, und der Absturz, den C-Programmierer zuerst kennenlernen.

SyntaxfehlerEin Syntaxfehler ist ein Fehler im Aufbau des Codes, etwa ein fehlender Doppelpunkt, eine fehlende Klammer oder ein fehlendes Anführungszeichen, der die Grammatikregeln einer Programmiersprache verletzt. Compiler oder Interpreter lehnen das Programm ab, bevor auch nur ein Teil davon läuft.LaufzeitfehlerEin Laufzeitfehler ist ein Fehler, der auftritt, während ein Programm läuft, weil eine Operation mit den vorhandenen Werten nicht ausgeführt werden kann, etwa eine Division durch null oder ein Zugriff hinter das Ende einer Liste. Das Programm hält an dieser Zeile an, sofern der Fehler nicht behandelt wird.LogikfehlerEin Logikfehler ist ein Denkfehler in einem Programm, durch den es ein falsches Ergebnis liefert, ohne abzustürzen oder eine Fehlermeldung zu zeigen. Der Code ist gültig und jede Zeile läuft, aber er tut nicht, was der Programmierer beabsichtigt hat.AusnahmebehandlungAusnahmebehandlung (Exception Handling) ist eine Möglichkeit für ein Programm, auf Fehler zu reagieren, die während der Ausführung auftreten. Code, der scheitern könnte, steht in einem geschützten Block wie try, und wird ein Fehler geworfen, springt die Ausführung zu einem Handler wie except oder catch, statt abzustürzen.Segmentation FaultEin Segmentation Fault, kurz Segfault, ist ein Absturz, der passiert, wenn ein Programm Speicher lesen oder schreiben will, auf den es nicht zugreifen darf, etwa Adresse 0 über einen Nullzeiger. Das Betriebssystem beendet das Programm mit dem Signal SIGSEGV.

Daten und Speicherung

Wie ein Computer Daten speichert und prüft, ob sie unversehrt angekommen sind: Bits, Bytes, Prüfsummen und Datenbanken.

BitEin Bit, kurz für Binärziffer (binary digit), ist die kleinste Dateneinheit der Informatik und hat einen von zwei Werten, 0 oder 1. Computer speichern und verarbeiten alle Informationen, von Zahlen und Text bis zu Bildern und Programmen, als Folgen von Bits.ByteEin Byte ist eine Einheit digitaler Daten aus 8 Bits, die zusammen 256 verschiedene Werte darstellen können, von 0 bis 255. Auf den meisten Computern ist es die kleinste Speichereinheit mit eigener Adresse, und Dateigrößen werden in Bytes gezählt.PrüfsummeEine Prüfsumme (Checksum) ist ein kurzer Wert, der aus einem Datenblock wie einer Datei oder einem Netzwerkpaket berechnet und mit ihm gespeichert oder verschickt wird. Wird sie später erneut berechnet und mit dem ersten Wert verglichen, zeigt sich, ob sich die Daten durch Beschädigung oder einen Übertragungsfehler verändert haben.DatenbankEine Datenbank ist eine geordnete Sammlung von Daten auf einem Computer, in der Programme Daten schnell und sicher finden, hinzufügen, ändern und löschen können. Sie wird von einer Software namens Datenbankmanagementsystem (DBMS) verwaltet, etwa PostgreSQL, MySQL, SQLite oder MongoDB.

Objektorientierte Programmierung

Die Ideen hinter Klassen und Objekten: Daten verbergen, eine Schnittstelle teilen und Details ausblenden.

KapselungIn der objektorientierten Programmierung bedeutet Kapselung, die Daten eines Objekts und die Methoden, die mit diesen Daten arbeiten, in einer Einheit zusammenzuhalten, meist einer Klasse, und die inneren Details zu verbergen, sodass anderer Code das Objekt nur über seine öffentlichen Methoden nutzen kann.PolymorphieIn der Programmierung ist Polymorphie die Fähigkeit eines Stücks Code, etwa eines Funktionsaufrufs oder eines Methodennamens, mit Werten verschiedener Typen zu arbeiten, wobei jeder Typ sein eigenes Verhalten mitbringt. Der Aufruf shape.area() führt für einen Kreis eine andere Berechnung aus als für ein Quadrat.AbstraktionIn der Programmierung bedeutet Abstraktion, die Details, wie etwas funktioniert, hinter einer einfacheren Schnittstelle zu verbergen, sodass du es nutzen kannst, wenn du nur weißt, was es tut. sorted(names) sortiert eine Liste, ohne dass du den Sortieralgorithmus schreibst oder auch nur siehst.

Häufig gestellte Fragen

Welche Programmierbegriffe sollte ich als Einsteiger zuerst lernen?

Fang mit den Bausteinen an, die du in jedem Programm brauchst: Variable, Boolean, Array und Iteration. Lern danach die drei Arten von Fehlern (Syntaxfehler, Laufzeitfehler und Logikfehler), denn alle drei begegnen dir schon in der ersten Woche.

Muss ich diese Begriffe kennen, bevor ich mit dem Programmieren anfange?

Nein. Die meisten lernen sie, indem sie kleine Programme schreiben und ein Wort nachschlagen, sobald es auftaucht. Ein Begriff bleibt schneller hängen, wenn du den Fehler oder die Ausgabe schon gesehen hast, die er beschreibt.

Sind Programmierbegriffe in jeder Programmiersprache gleich?

Die Ideen schon. Namen und Details ändern sich: Python nennt sein Array list und schreibt True, JavaScript schreibt true, und in Java musst du den Typ einer Variablen deklarieren. Jede Seite hier zeigt, wo sich die Sprachen unterscheiden.

Wo kann ich diese Konzepte üben?

Jede Begriffsseite hat ausführbare Beispiele, die du im Browser bearbeiten kannst. Für strukturiertes Üben führt dich der kostenlose Python-Kurs von Coddy Schritt für Schritt durch Variablen, Schleifen, Fehler und Klassen, eine kleine Übung nach der anderen.