Lektion 1: Grundbegriffe der Programmierung

Nachdem du nun weißt, wie du mit UEFN in Verse einsteigen kannst, solltest du als Nächstes die grundlegenden Begriffe der Programmierung beherrschen.

Diese Lektion beginnt mit ganz grundlegenden Dingen. Auch wenn du diese Begriffe bereits kennst, solltest du dir eine Minute Zeit nehmen, um sie noch einmal durchzugehen. Manchmal bezieht sich eine spätere Lektion auf eine frühere, daher ist es gut, den Kontext und die Kontinuität von einer Lektion zur nächsten zu kennen.

Was ist ein Programm

Ein Programm ist eine Reihe von Anweisungen, die dem Computer sagen, wie er etwas tun soll. Ein Programm teilt einem Computer mit, wie er Inputs (eingehende Informationen) empfängt und Outputs (ausgehende Informationen) zurückgibt.

Verse

Verse ist eine Programmiersprache, die speziell für Videospiele und Simulationen entwickelt wurde. Daher ist sie gut geeignet für spielspezifische Bedürfnisse.

Was Verse-Programme tun

Ein Verse-Programm löst Probleme.

Allerdings nehmen Computer alles sehr wörtlich. Wie bei einem Vertrag mit einem Flaschengeist bekommst du genau das, was du verlangst. Genau.

Fehler treten auf, wenn ein Programmierer annimmt, was passieren wird, anstatt genaue Anweisungen zu geben.

Kompilieren

Programme werden so geschrieben, dass sie von Menschen gelesen werden können. Aber ein Computer muss dieses Programm in etwas übersetzen, das der Computer versteht.

Dies geschieht mit einem Compiler, der das Programm von einer menschenlesbaren Sprache in eine Maschinensprache umwandelt oder kompiliert.

Algorithmen

Ein Algorithmus ist eine Reihe von Anweisungen, die geschrieben wurden, um ein Problem zu lösen oder eine Aufgabe zu erfüllen. Sieh es als ein Modell dafür, wie das Programm funktionieren sollte.

Zeit, die Katze zu füttern? So könnte ein Algorithmus für die Katzenfütterung aussehen:

• Nimm eine Dose Katzenfutter aus dem Regal.
• Nimm den Katzennapf und stell ihn auf die Arbeitsfläche.
• Lege einen Löffel neben den Napf.
• Öffne die Dose mit dem Katzenfutter.
• Löffel das Futter in den Katzennapf.
• Stelle den Napf dort auf, wo die Katze ihn erreichen kann.
• Warte 12 Stunden und wiederhole dann den Vorgang.

Wenn einer dieser Schritte nicht in der richtigen Reihenfolge ausgeführt wird, kann dies dazu führen, dass die Katze nicht gefüttert wird. In der richtigen Reihenfolge sorgen sie für eine glückliche, satte Katze.

Die Katze wurde gefüttert!

Einen Algorithmus, der sich wiederholt, nennt man eine Schleife.

Die Katze wird zweimal täglich gefüttert, jeden Tag. Dieser Prozess läuft in einer Schleife und wird so lange ausgeführt, bis er durch etwas gestoppt wird. (Wenn der Prozess fehlschlägt, wird die Katze dies melden - laut und deutlich!)

Wenn du im Fortnite-Kreativmodus Spielmechaniken mit Geräten erstellst, richtest du Algorithmen ein. Wie kann ein Spieler das Ziel des Spiels erreichen? Welches Gerät wird den Spielverlauf vorantreiben? Welches Gerät wird ihn blockieren? Was passiert, wenn das falsche Gerät verwendet wird, oder die falsche Reihenfolge eingehalten wird?

Die Verse-Programmierung ist eine großartige Möglichkeit, deine Spielmechanik zu entwickeln, indem du Algorithmen in Anweisungen umwandelst, die der Computer verstehen kann. Wenn du erst einmal "den Text gelernt" hast, wird die Melodie schnell und macht Spaß - und du hast die Chance, Mechaniken zu erschaffen, die im Fortnite-Kreativmodus nicht verfügbar sind!

Testen eines Algorithmus

Durstig? Lass uns mal sehen, wie ein Algorithmus im echten Leben funktioniert.

1. Schreibe einen Algorithmus für die Zubereitung einer schönen Tasse Tee oder Kaffee auf.
2. Folge deinem Algorithmus genau, um das Getränk zu brauen.
3. Ist dein frisch aufgebrühter Tee gut zu trinken?
4. Wenn ja, ist dein Algorithmus erfolgreich.
5. Wenn nicht, musst du deine Schritte debuggen, um herauszufinden, welcher Schritt übersehen oder falsch ausgeführt wurde.
6. Iteriere (wiederhole den Vorgang wieder und wieder mit einer oder mehreren Designänderungen), bis du die perfekte Tasse hast.

Quellcode und Maschinencode

Quellcode, oder kurz Code, ist das von einem Programmierer geschriebene Programm. Er wird Quellcode genannt, weil er die Version des Programms ist, wie sie geschrieben wurde - er ist die Quelle des Programms. Maschinencode ist das, was man erhält, wenn ein Programm in etwas kompiliert wird, das der Computer verstehen kann.

Code und Programm werden austauschbar verwendet, und Programmierer werden manchmal Coder genannt.

Ausführung

Wenn ein Computer die Schritte eines Programms ausführt, läuft oder führt er dieses Programm aus. Wenn der Code nicht wie erwartet ausgeführt wird oder sich nicht kompilieren lässt, liegt ein Fehler in deinem Code vor.

Fehler im Code

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie sich Fehler im Code zeigen können:

• Compiler-Fehler - wenn der Code nicht in eine Sprache kompiliert werden kann, die der Computer versteht.
• Bugs - wenn der Code erfolgreich kompiliert wird, das Programm aber nicht wie erwartet läuft.

Compiler-Fehler

Die häufigste Ursache für Compilerfehler ist eine falsche Syntax. (Über Bugs sprechen wir später.) Jede Programmiersprache folgt einer genauen Reihe von Regeln, die Syntax genannt werden. (Diese Regeln können von einem Programm zum anderen variieren, aber diese Lektionen konzentrieren sich auf die Syntax von Verse.)

Syntax ist die Art und Weise, wie Wörter und Symbole kombiniert werden, damit der Compiler die Anweisungen des Programmierers verstehen und kompilieren kann.

Die Syntax umfasst die Wörter und Symbole, die du in deinem Code verwenden kannst, und wie sie angeordnet sein müssen, damit der Compiler erfolgreich kompilieren kann.

Im Deutschen ist die Syntax Subjekt (Substantiv) | Verb üblich, wobei das Subjekt an erster Stelle steht und das Verb folgt. Der Satz "Kitty schläft" folgt diesen Syntaxregeln. Aber wenn du "Schläft Kitty" sagst, dann könnten sich andere fragen, wovon du sprichst. Dies ist bei der Programmierung sogar noch wichtiger. Erinnerst du dich an den Vertrag mit dem Flaschengeist am Anfang dieser Lektion?

Erinnerst du dich an den Vertrag mit dem Flaschengeist?

Der Verse-Code beachtet Groß-/Kleinschreibung. Das bedeutet, dass Verse einen Fehler in der Syntax als Fehler behandelt, wenn etwas großgeschrieben werden sollte, aber nicht großgeschrieben wird, oder wenn etwas nicht großgeschrieben werden sollte, aber doch großgeschrieben wird, und dein Code wird nicht kompiliert. Es ist auch wichtig, Leerzeichen so zu verwenden, wie sie in der Syntax angegeben sind.

Im zweiten Beispiel gibt es einen Compiler-Fehler, weil ein abschließendes ) fehlt.

Bugs

Bugs passieren, wenn das Programm ausgeführt wird, aber etwas Seltsames oder Unerwartetes tut.

Während es bei der Syntax um Wörter und Symbole geht und darum, wie sie angeordnet sind, geht es bei der Semantik darum, was diese Codezeilen eigentlich bedeuten.

Im Deutschen beispielsweise besteht ein einfacher Satz aus einem Subjekt und einem Verb. Das Subjekt ist wer oder was, und das Verb ist das, was das Subjekt (ein Substantiv) tut oder ist.

Subjekt (Substantiv) | Verb (die Syntax) vermittelt nicht die Bedeutung Kitty schläft (die Semantik).

Und ein Fehler in der Bedeutung deines Codes kann einen Fehler erzeugen.

# Wenn mindestens eine Maus gefangen wird, hast du gewonnen.
if (MiceCaught > 0):
    Print("Gewonnen!")
else:
    Print("Verloren!")
Copy full snippet

# Wenn mindestens eine Maus gefangen wird, hast du gewonnen.
if (MiceCaught > 1):
    Print("Gewonnen!")
else:
    Print("Verloren!")
Copy full snippet

Im zweiten Beispiel gibt es einen Fehler, weil MiceCaught größer als 1 sein muss, damit der Ausdruck Print("Win!") ausgeführt werden kann.

Eine andere Art, dies zu betrachten, basiert darauf, was passiert, wenn das Programm ausgeführt wird. Ist das Ergebnis das, was du erwartet hast? Oder ist etwas schief gelaufen?

In dem Beispiel oben rechts gewinnt der Spieler nicht, wenn er eine Maus fängt, weil der Code besagt, dass du mehr als eine Maus fangen musst, um zu gewinnen. Wenn es nur eine Maus zu fangen gibt, wird es nie eine Siegbedingung geben. Das Programm würde zwar korrekt kompiliert, aber das Ergebnis wäre nicht das, was du (oder der Spieler) wollen.

Zusammenfassung

• Ein Programm sagt dem Computer, wie er etwas tun soll, indem es bestimmt, wie er Informationen eingeben und ausgeben kann.
• Ein Computer ist sehr buchstabengetreu und tut genau das, was du ihm sagst - auch wenn du ihm das Falsche sagst.
• Ein Programm muss von der menschlichen Sprache in die Computersprache kompiliert werden.
• Ein Algorithmus ist eine Art Modell, das zeigt, wie ein Programm funktionieren soll.
• Quellcode ist das, was Menschen lesen und schreiben können. Maschinencode ist das, was Computer verstehen und ausführen können.
• Semantik ist die Bedeutung des Codes.
• Syntax ist der Regelsatz zum Schreiben von Code. Kompilierfehler sind Fehler, die verhindern, dass ein Programm kompiliert werden kann.
• Bugs sind, wenn der Code erfolgreich kompiliert wird, das Programm aber nicht wie erwartet läuft.

Zeit zum Üben!