Einführung in die Software-Entwicklung mit Delphi Teil 2 Klaus Becker 2005.

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Einführung in dieSoftware-Entwicklung mit

Delphi Teil 2

Klaus Becker

2 Miniprojekt „Chiffrierung“

PYLZFOWBNQCYBUVNCBLGYCHY AYBYCGMWBLCZNYHNTCZZYLN

VDOYHFDHVDU

Datenmodelle entwickeln Zeichen und Zeichenketten verarbeiten Schnittstellenbeschreibungen lesen Vordefinierte Komponenten benutzen Module testen und Fehler suchen

3 Teil 1

Ein einfaches Chiffriersystem

4 Chiffrierung nach Caesar

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Schlüssel: 3Quelltext:

SALVECAESAR

Geheimtext:VDOYHFDHVDU

PYLZFOWBNQCYBUVNCBLGYCHY AYBYCGMWBLCZNYHNTCZZYLN

VDOYHFDHVDU

5 Chiffriersystem

VDOYHFDHVDU

Geheimtext

Schlüssel

Verschlüsselung

Quelltext

Schlüssel

Entschlüsselung

Quelltext

SALVECAESAR

D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

6 Zielsetzung

Ziel ist es, ein System zu entwickeln, mit dem der Benutzer Texte nach der Caesar-Methode verschlüsseln und wieder entschlüsseln kann.

7 Anforderungen

/1/ Der Benutzer kann Texte selbst eingeben.

/2/ Der Benutzer kann den Schlüssel (0..25) vorgeben.

/3/ Der verschlüsselte Text wird angezeigt und kann auch wieder entschlüsselt werden.

/4/ Erweiterung: Das Programm bereitet den Text geeignet vor: entfernt Leerzeichen; wandelt Umlaute um etc.

8 Erweitertes Datenmodell

quelltext: string;geheimtext: string;schluessel: integer;

SALVECAESAR VDOYHFDHVDU

Geheimtext

Schlüssel

Verschlüsselung

Quelltext

Schlüssel

Entschlüsselung

Quelltext

SALVECAESAR

Operationen auf den Datenprocedure verschluesseln;procedure entschluesseln;

unit Unit1;interfaceuses Windows, ...;type TForm1 = class(TForm) ... BVerschluesseln: TButton; BEntschluesseln: TButton; procedure BVerschluesselnClick(Sender: TObject); procedure BEntschluesselnClick(Sender: TObject); private { Private-Deklarationen } quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; public { Public-Deklarationen } end;var Form1: TForm1;

Implementierung

Erweitertes Datenmodell

10 Implementierung

implementation

{$R *.DFM}

procedure TForm1.verschluesseln;begin// ...end;

procedure TForm1.BVerschluesselnClick(Sender: TObject);begin// Daten aktualisierenschluessel := StrToInt(ESchluessel.Text);quelltext := EQuelltext.Text;// Daten verarbeitenverschluesseln;// Benutzungsoberfläche aktualisierenEGeheimtext.Text := geheimtext;end;

Algorithmus zur Operation

Ausführung der Operation

11 Exkurs: Datentyp „char“

Code Zeichen

... ...10 LF... ...13 CR... ...65 'A'66 'B'... ...90 'Z'... ...97 'a'98 'b'... ...122 'z'... ...

Mit Hilfe des Datentyps „char“ werden in Delphi / Pascal Zeichen beschrieben. Die zulässigen Zeichen und ihre Nummerierung werden durch den ASCII-Code festgelegt.

http://de.selfhtml.org/inter/zeichensaetze.htm

Zulässige Zeichen

ASCII-Zeichensatz

Beachte:Darstellung mit Hochkommata

12 Exkurs: Datentyp „char“

Code Zeichen

... ...10 LF... ...13 CR... ...65 'A'66 'B'... ...90 'Z'... ...97 'a'98 'b'... ...122 'z'... ...

Mit Hilfe der Operationen „ord“ und „chr“ kann man die Zuordnung zwischen Code und Zeichen wechselseitig bestimmen.

ord: char {0 ... 255}

ord('A') 65

chr: {0 ... 255} char

chr(65) 'A'

Operation „Kodieren“

Operation „Dekodieren“

13 Exkurs: Datentyp „string“

'Hallo'

'SALVE CAESAR!'

'Delphi 8.0'

'unit Unit1;[LF][CR]interface[LF][CR]uses [LF][CR]Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, Spin;'

Mit Hilfe des Datentyps „string“ werden in Delphi / Pascal Zeichenketten beschrieben.

Beachte:Darstellung mit Hochkommata

Im voreingestellten Status kann eine Zeichenkette vom Datentyp „string“ bis etwa 231 Zeichen lang sein.

Leere Zeichenkette

Zeichenkette mit Steuerzeichen für Zeilenumbrüche

14 Exkurs: Datentyp „string“

var quelltext: string; c: char; n: integer;

quelltext := 'Hallo!'; // quelltext: 'Hallo!'

n := length(quelltext); // n: 6

c := quelltext[1]; // c: 'H'

quelltext[1] := 'h'; // quelltext: 'hallo '

quelltext := quelltext + ' Caesar' // quelltext: 'hallo Caesar'

n := length(quelltext); // n: 12

Der Zugriff auf die einzelnen Zeichen einer Zeichenkette erfolgt über einen Index. Die Länge einer Zeichenkette bestimmt man mit der vordefinierten Operation „length“:Zeichenketten kann man mit dem Konkatenationsoperator „+“ aneinander hängen.

Zugriff auf Zeichen

Konkatenation

Längenbestimmung

15 Verschlüsselungsalgorithmus

Code Zeichen

... ...65 'A'66 'B'67 'C' 68 'D' 69 'E'70 'F'... ...

ord: char {0; ...; 255}

ord('B') 66

chr: {0; ...; 255} char

chr(69) 'E'

Wir gehen zunächst davon aus, dass der Quelltext nur aus Großbuchstaben besteht.

verschluesseln

geheimtext := ''

FÜR i VON 1 BIS length(quelltext)

c := quelltext[i]

n := ord(c)

n := n + schluessel

n > 90ja nein

n := n - 26

d := chr(n)

geheimtext := geheimtext + d

Implementierung als Unterprogramm

procedure TForm1.verschluesseln; var i, n: integer;begingeheimtext := '';for i := 1 to length(quelltext) do begin n := ord(quelltext[i]); n := n + Schluessel; if n > 90 then n := n-26; geheimtext := geheimtext + chr(n); endend;

...begin...verschluesseln;...end;

Ein Unterprogramm ist eine Programmeinheit, die Anweisungen zur Lösung eines Teilproblems zu einer neuen Einheit zusammenfasst.

Deklaration des Unterprogramms

Aufruf des Unterprogramms

verschluesseln

geheimtext := ''

c := quelltext[i]

n := ord(c)

n := n + schluessel

n > 90ja nein

n := n - 26

d := chr(n)

17 Aufgabe

Code Zeichen

... ...65 'A'66 'B'67 'C' 68 'D' 69 'E'70 'F'... ...

ord: char {0; ...; 255}

ord('B') 66

chr: {0; ...; 255} char

chr(69) 'E'

Ergänzen Sie den Algorithmus zum Entschlüsseln.

18 Aufgabe

Implementieren Sie die Algorithmen. Ergänzen Sie hierzu das bereits erstellte Programmfragment im Verzeichnis „Caesar1-Grundprogramm-Aufgabe“.

19 Aufgabe

Das Programm soll anschließend wie folgt verbessert werden:- Im Quelltext sollen alle Kleinbuchstaben in Großbuchstaben umgewandelt werden.- Im Quelltext sollen alle Umlaute durch Vokalkombinationen ersetzt werden.- Im Quelltext sollen alle Sonderzeichen (wie Leerzeichen, Satzzeichen etc.) gelöscht werden.Beispiel: Ich würde gerne dösen. ICHWUERDEGERNEDOESENHierzu soll ein zusätzlicher Button eingeführt werden (vgl. nächste Folie).

20 Aufgabe

21 Teil 2

Schnittstelle eines Unterprogramms

22 Zielsetzung

Die Vorbereitung des Quelltextes lässt sich auch mit Hilfe vordefinierter String-Operationen (Length, Pos, Delete, Insert) implementieren. Hierzu muss man genau wissen, wie diese String-Operationen benutzt werden können. Alle Informationen, die man zur Benutzung einer Operation benötigt, werden in einer sog. Schnittstellenbeschreibung festgelegt. Ziel ist es hier, den Umgang mit Schnittstellenbeschreibungen kennen zu lernen.

23 Schnittstellenbeschreibungen

function Length(S: string): integer;

Beschreibung:Length gibt die Anzahl der im angegebenen String vorhandenen Zeichen zurück.

Beispiel:Anzahl := Length('Delphi'); {Anzahl: 6}

function Pos(Substr: string; S: string): integer;

Beschreibung:Pos sucht in dem String S nach dem Teilstring Substr. Wird der Teilstring gefunden, gibt Pos den Integer-Index des ersten Zeichens von Substr in S zurück. Die Groß/Kleinschreibung wird von Pos nicht berücksichtigt. Ist Substr nicht vorhanden, wird der Wert 0 zurückgegeben.

Beispiele:Position := Pos('hi', 'Delphibuch'); {Position: 5}Position := Pos('Hi', 'Delphibuch'); {Position: 5}Position := Pos('hihi', 'Delphibuch'); {Position: 0}

Delphi-Hilfe

procedure Delete(var S: string; Index, Count: integer);

Beschreibung:Delete entfernt, beginnend mit S[Index], Count Zeichen aus dem String S. Ist der Wert von Index größer als die Länge von S, werden keine Zeichen gelöscht. Werden mit Count mehr Zeichen angegeben, als beginnend bei S[Index] im String vorhanden sind, wird der Rest des Strings gelöscht.

Beispiel:{Wort: 'Delphibuch'}Delete(Wort, 4, 3);{Wort: 'Delbuch'}

procedure Insert(Source: string; var S: string; i: integer);

Beschreibung:Insert fügt Source in S an der Position S[i] ein.

Beispiel:{Wort: 'Delbuch'}Insert('phi', Wort, 4);{Wort: 'Delphibuch'}

Delphi-Hilfe

function Copy(S: string; Index, Count: Integer): string;

Beschreibung:S ist ein Ausdruck des Typs String. Index und Count sind Integer-Ausdrücke. Copy gibt einen Substring zurück, das Count Zeichen oder Elemente ab S[Index] enthält. Ist Index größer als die Länge von S, gibt Copy einen leeren String zurück. Gibt Count mehr Zeichen oder Array-Elemente an, als verfügbar sind, werden nur die Zeichen oder Elemente von S[Index] bis zum Ende von S zurückgegeben.

Beispiel:{Wort: 'Delphibuch'}Teilwort := Copy(Wort, 7, 4);{Wort: 'Delphibuch'; Teilwort: 'buch'} Delphi-Hilfe

26 Funktionen / Prozeduren

procedure Insert(Source: string; var S: string; i: integer);

Beispiel:{Wort: 'Delbuch'}Insert('phi', Wort, 4);{Wort: 'Delphibuch'}

function Length(S: string): integer;

Beschreibung:Length gibt die Anzahl der im angegebenen String vorhandenen Zeichen zurück.

Beispiel:Anzahl := Length('Delphi'); {Anzahl: 6}

Typ des Rückgabewerts

Aufruf als eigenständige

Anweisung

Eine Prozedur ist ein Unterprogramm ohne Rückgabewert, eine Funktion ein Unterprogramm mit Rückgabewert.

Aufruf nur mit Weiterverarbeitung des

Rückgabewerts

27 Parameter

Mit Hilfe von Parametern kann man Daten zur Laufzeit an das betreffende Unterprogramm übergeben. Bei der Deklaration werden für die zu übergebenden Daten Platzhalter (formale Parameter) eingeführt, denen zur Laufzeit dann bestimmte Werte (aktuelle Parameter) übergeben werden.

Beispiel:

{Z: ['Baumschule']}

Delete(Z, 5, 6)

{Z: ['Baum']}

Formale Parameter(Platzhalter)

Aktuelle Parameter(übergebene Daten)

28 Parameter

Beispiel:

{Z: ['Baumschule']}

Delete(Z, 5, 6)

{Z: ['Baum']}

Aktuelle Parameter(übergebene Daten)

Delete

var S: string

Index: integer

Count: integer

Import/Export-Situation

Import-Situation

Formale Parameter(Platzhalter)

29 Parameterübergabemechanismen

{Z: ['Baumschule']}

Delete

[5]:Index

[6]:Count

Referenzbildung

Wertübergabe

Delete(Z, 5, 6)

{Z: ['Baum']}

Z: ['Baumschule']AdresseWert

Delete

[ ]:Index

[ ]:Count

Z: ['Baum']

30 Parameterübergabemechanismen

Delete

[5]:Index

[6]:Count

Referenzbildung

Wertübergabe

Z: ['Baumschule']AdresseWert

Referenzparameter

Werteparameter

Delete(Z, 5, 6)Prozeduraufruf:

aktuelle Parameter

Übergabesituation:

Übergabemechanismen:call-by-value: Der Wert des aktuellen Parameters wird an den Werteparameter übergeben.call-by-reference: Es wird eine Referenz zwischen dem aktuellen Parameter und dem Referenzparameter erzeugt.

31 Datenaustauschsituationen

Daten-Import: Der aktuelle Parameter kann ein Term sein. Der Wert des Terms wird durch call-by-value an den Werteparameter übergeben.

var xy

Daten-Export: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden.

var xy

Daten-Transport: Der aktuelle Parameter muss eine Variable sein. Der Referenzparameter wird durch call-by-reference an den aktuellen Parameter gebunden.

32 Aufgabe

Ziel ist es, eine Prozedur zu entwickeln, mit der man innerhalb einer Zeichenkette eine Zeichenkette durch eine neue Zeichenkette ersetzen kann.

Bsp.: Ersetze `Hans` durch `Peter` innerhalb von `Hans im Glück‘

Spezifizieren Sie zunächst den Datenaustausch / die Parameter der Prozedur.

33 Lösungsvorschlag

Ersetze

alt: string

neu: string

var text: string

Datenaustausch:

Verhaltensbeschreibung:

Die Prozedur „Ersetze“ ersetzt innerhalb der Zeichenkette „text“ die Zeichenkette „alt“ durch die neue Zeichenkette „neu“.

Beispiel:{hilf: ['Hans im Glück']}Ersetze('Hans', 'Peter', hilf);{hilf: ['Peter im Glück']}

procedure Ersetze(alt: string; neu: string; var text: string);

Deklaration:

34 Aufgabe

Sie finden unten einen Implementierungsvorschlag für die Prozedur „ersetze“. Analysieren Sie den zu Grunde liegenden Algorithmus und beschreiben Sie ihn möglichst verständlich.

procedure ersetze(alt: string; neu: string; var text: string); var stelle: integer; hilfstext: string;beginhilfstext := '';stelle := pos(alt, text);while stelle > 0 do begin hilfstext := hilfstext + Copy(text, 1, stelle-1) + neu; Delete(text, 1, stelle+length(alt)-1); stelle := pos(alt, text); end;hilfstext := hilfstext + text;text := hilfstext;end;

35 Lösungsvorschlag

36 Modultest

Mit einem Modultest überprüft man, ob eine Programmeinheit (z. B. eine Prozedur) das gewünschte Verhalten zeigt.

Tipps:

Modultests auf jeden Fall durchführen.

Mit Modultests so früh wie möglich beginnen.

Modultests möglichst isoliert durchführen.

Möglichst alle relevanten Testfälle prüfen.

Auch Sonderfälle prüfen.

37 Testumgebung

program Project1;{$APPTYPE CONSOLE}uses sysutils;

var meinText: string; ersetzeText: string; durchText: string;

procedure ersetze(alt: string; neu: string; var text: string);...

begin {Hauptprogramm}write('alter Text: '); readln(meinText);write('ersetze: '); readln(ersetzeText);write('durch: '); readln(durchText);ersetze(ersetzeText, durchText, meinText);write('neuer Text: '); writeln(meinText);readln;end.

Delphi-Konsolenanwendung

38 Aufgabe

Starten Sie das Testprogramm im Verzeichnis „KonsolenanwendungErsetzen“

Testen Sie, ob die Prozedur „ersetze“ das gewünschte Verhalten zeigt. Testen Sie insbesondere auch extreme Testfälle (z. B.: das zu ersetzende Zeichen kommt auch in der neuen Zeichenkette vor).

Fertigen Sie ein Testprotokoll an (vgl. nächste Folie).

39 Testprotokoll

{vorher: meinText: 'Hans im Glück' ersetzeText: 'Hans' durchText: 'Peter' }

ersetze(ersetzeText, durchText, meinText);

{nachher: meinText: 'Peter im Glück'}

Für die Benutzung eines Unterprogramms muss man nur die Signatur und das Verhalten des Unterprogramms kennen. Diese legen die sog. Schnittstelle des Unterprogramms fest.

ersetze

alt: string

neu: string

var text: string

Signatur:

procedure Ersetze ( string; string; string)

41 Teil 3

Vordefinierte Komponenten

42 Zielsetzung

Die Programmoberfläche soll benutzerfreundlicher gestaltet werden:

/1/ Bei der Auswahl des Schlüssels sollen die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten voreingestellt sein.

/2/ Für die Eingabe des Quelltextes soll ein mehrzeiliges Eingabefeld zur Verfügung stehen.

/3/ Texte sollen auch geladen und gespeichert werden können.

43 Sichere Eingabe des Schlüssels

TSpinEdit-Komponente

44 Sichere Eingabe des Schlüssels

SpEdSchluessel: TSpinEditAttribute

MinValue = 0

MaxValue = 25

Value = 3

...Ereignisse

OnChange: SpEdSchluesselChange

...Methoden

procedure TForm1.SpEdSchluesselChange(Sender: TObject);beginschluessel := SpEdSchluessel.Value;end;

45 Mehrzeilige Eingabe von Texten

TMemo-Komponente

MQuelltext: TMemoAttribute

Text = 'DASHANDELN... '

ScrollBars = ssVertical

Lines = ...

...Ereignisse

...Methoden

Hinweis:Der Gesamttext wird mit dem (nicht vom Objektinspektor angezeigten) Attribut „Text“ verwaltet. Dieser Gesamttext enthält dann aber auch Zeichen zur Darstellung von Zeilenumbrüchen.

procedure TForm1.BVerschluesselnClick (Sender: TObject);begin// Daten aktualisierenquelltext := MQuelltext.Text;// Daten verarbeitenverschluesseln;// Benutzungsoberfläche aktualis.MGeheimtext.Text := geheimtext;end;

47 Mehrzeiliges Eingabefeld

TMemoAttribute

Text : string

ScrollBars : TScrollStyle

Lines : TStrings

...Ereignisse

...Methoden

TStringsAttribute

Strings[Index: Integer]: string

Count: Integer

...Ereignisse

...Methoden

procedure Add(S: string)

procedure Clear

procedure Delete(Index: Integer)

procedure Insert(Index: Integer; S: string)

procedure LoadFromFile(FileName: string)

procedure SaveToFile(FileName: string)

Erweiterung:Mit einem zusätzlichen Button soll der Inhalt des TMemo-Feldes gelöscht werden.

TStringsAttribute

Strings[Index: Integer]: string

Count: Integer

...Ereignisse

...Methoden

procedure Add(S: string)

procedure Clear

procedure Delete(Index: Integer)

procedure Insert(Index: Integer; S: string)

procedure LoadFromFile(FileName: string)

procedure SaveToFile(FileName: string)

MQuelltext.Lines.Clear;

MQuelltext.Lines.Add('Hallo ..');

MQuelltext.Lines.Add('wie ...');

zeilen := MQuelltext.Lines.Count;

MQuelltext.Lines.Delete(0);

MQuelltext.Lines.Insert(0, '..');

MQuelltext: TMemoAttribute

Text = 'Hallo Caesar[LF][CR]wie ...'

ScrollBars = ssVertical

Lines.Strings = 0: 'Hallo Caesar' 1: 'wie geht’s?'

Lines.Count = 2

49 Laden und Speichern

TOpenDialog-Komponente

TOpenDialogAttribute

FileName: TFileName;

...Ereignisse

...Methoden

function Execute: Boolean;...

50 Laden und speichern

TOpenDialogAttribute

FileName: TFileName;

FileName dient zur Speicherung des Dateinamens

....Ereignisse

...Methoden

function Execute: Boolean;...

procedure TForm1.BLadenQClick(Sender: TObject);beginif OpenDialog1.Execute then MQuelltext.Lines.LoadFromFile(OpenDialog1.Filename);end;

MQuelltext: TMemo

BLadenQ: TButton

OpenDialog1:

TOpenDialog

Execute öffnet das Dialogfeld zur Auswahl von Dateien und gibt True zurück, wenn der Benutzer eine Datei ausgewählt und auf OK geklickt hat. Klickt der Benutzer auf Abbrechen, liefert Execute False zurück.

51 Aufgabe

Kopieren Sie das bisher entwickelte Delphi-Projekt in einen neuen Ordner. Verändern Sie das Programm anschließend so, dass es die angesprochenen benutzerfreundlichen Eigenschaften hat. Gehen Sie dabei schrittweise vor:

Schritt 1: Sichere Eingabe des Schlüssels mit einer „Spin-Edit-Komponente“

Schritt 2: Mehrzeiliges Textfeld mit Hilfe einer „Memo-Komponente“

Schritt 3: Laden und Speichern von Texten mit „Dialog-Komponenten“

52 Aufgabe

Analysieren Sie die Veränderungen, die man vornehmen muss. Ändert sich das (erweiterte) Datenmodell? Was muss im Gesamtprogramm geändert werden?

53 Trennung: Datenmodell – GUI

... private { Private-Deklarationen } quelltext: string; geheimtext: string; schluessel: integer; procedure verschluesseln; procedure entschluesseln; procedure vorbereiten;

procedure TForm1.verschluesseln; var i, n: integer;begingeheimtext := '';for i := 1 to length(quelltext) do begin n := ord(quelltext[i]); n := n + Schluessel; if n > 90 then n := n-26; geheimtext := geheimtext + chr(n); endend;

Keine Veränderung des Datenmodells erforderlich

Veränderung und Erweiterung der

Benutzungsoberfläche

Ein grundlegendes Prinzip beim Entwurf von Software-Systemen besteht heute in der klaren Trennung zwischen Benutzungsoberfläche und Fachkonzept / Datenmodell. (H. Balzert: Lehrbuch Grundlagen der Informatik. S. 123)

Die Benutzungsoberfläche ist für die Kontrolle (control) und Ansicht (view) der Eingabe-/Ausgabe-Daten zuständig, während das Datenmodell (model) zur internen Speicherung der Daten dient. Eine Trennung dieser Bereiche erleichtert es, Programme zu warten und verändern.

55 Teil 4

Datenstruktur „Reihung“

56 Zielsetzung

Die Kodierung soll mit einer beliebigen Chiffriertabelle erfolgen. Der Benutzer hat die Möglichkeit, eine beliebige Chiffriertabelle selbst einzugeben.

57 Beliebige Chiffriertabelle

K L Q D T I G A Y U O H B W R F S X E N M Z V J P C

Schlüssel: KLQDTIGAY...Quelltext:

SALVECAESAR

Geheimtext:EKHZTQKTEKX

Schlüssel: K L Q D T I ...Quelltext:

SALVECAESAR

Geheimtext:EKHZTQKTEKX

Reihung von Zeichen

Zeichenkette

58 Reihung von Zeichen

K L Q D T I G A Y U O H B W R F S X E N M Z V J P C

QcodeC:

LcodeB:

TcodeE:

DcodeD:

IcodeF:

Lkodierung: Q D T I ...

2 3 4 5 6 ...

ReihungIndex

CcodeZ:

KcodeA:

... ... C

... ... 26

Element

B C D E F ...

ReihungIndex

... ... C

... ... Z

Element

Mit Hilfe der Datenstruktur Reihung werden gleichartige Daten (die also vom gleichen Typ sind) zu einer Einheit zusammengefasst.

Ungünstig!

59 Deklaration einer Reihung

2 3 4 5 6 ...

... ... C

... ... 26

B C D E F ...

... ... C

... ... Z

type tKodierung = array [1..26] of char;

... kodierung: tKodierung;

type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;

Indexbereich

Elementtyp

Indexbereich

Elementtyp

60 Deklaration einer Reihung

type tKodierung = array [1..26] of char;

type tBuchstabe = 'A'..'Z'; tKodierung = array [tBuchstabe] of char;

Eine Reihung des hier vorgestellten Typs hat eine feste Anzahl von Elementen. Der Indexbereich wird dabei über eine Aufzählung festgelegt.

type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;

61 Zugriff auf Elemente

type tKodierung = array [1..26] of char;var kodierung: tKodierung;

Auf die Datenelemente einer Reihung kann man über den Index zugreifen.

type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;var kodierung: tKodierung;

kodierung[1] := '*';kodierung[2] := '*';kodierung[3] := '*';...

var i: integer;

for i := 1 to 26 do kodierung[i] := '*';

kodierung['A'] := '*';kodierung['B'] := '*';kodierung['C'] := '*';...

var c: char;

for c := 'A' to 'Z' do kodierung[c] := '*';

62 Zugriff auf Elemente

Der Index kann innerhalb einer Anweisung auch zur Laufzeit berechnet werden.

type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;var kodierung: tKodierung;

kodierung['A'] := 'B';kodierung['B'] := 'C';kodierung['C'] := 'D';...kodierung['Z'] := 'A';

var i: integer;

for i := 65 to 89 do kodierung[chr(i)] := chr(i+1);kodierung[chr(90)] := chr(65);

verschluesseln

geheimtext := ''

c := quelltext[i]

n := ord(c)

n := n + schluessel

n > 90ja nein

n := n - 26

d := chr(n)

AufgabePassen Sie den Algorithmus an die neue Datenstruktur an.quelltext: string;geheimtext: string;schluessel: integer;

type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;quelltext: string;geheimtext: string;kodierung: tKodierung;

bisher

64 Aufgabe

Ändern Sie das Chiffriersystem so ab, dass man beliebige Kodierungen vornehmen kann. Benutzen Sie das Programmgerüst aus dem Verzeichnis „Chiffrierung1 – Programmgeruest“.

65 Teil 5

Fehlersuche und Fehlervermeidung

66 Ein merkwürdiges Ergebnis

Das Programm liefert ein (auf den ersten Blick) merkwürdiges Ergebnis, wenn der Quelltext nicht vorbereitet ist.

Obelix

67 Debugger

Wir untersuchen das Laufzeitverhalten des Programms mit dem Delphi-Debugger.

Einzelne Anweisung

Gesamte Routine

Aktuell bearbeitete Anweisung

68 Bereichsüberschreitung

Beim Verschlüsseln von Zeichenketten kann es zu Bereichsüberschreitungen beim Zugriff auf die Elemente der Reihung „kodierung“ kommen.type tKodierung = array ['A'..'Z'] of char;

procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char;begingeheimtext := '';for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; geheim := kodierung[quelle]; geheimtext := geheimtext + geheim; end;end;

{quelltext: 'Obelix'}

i := 2;

quelle := quelltext[2];

{quelle: 'b'}

geheim := kodierung[quelle];

{geheim: ?}

Bereichsüberschreitung

69 Bereichsüberprüfung

Mit der Direktive $R kann die Generierung von Bereichsprüfungscode aktiviert und deaktiviert werden. Im Status {$R+} werden alle Ausdrücke, die Arrays und Strings indizieren, dahingehend überprüft, ob sie sich innerhalb der festgelegten Grenzen befinden. Der gleichen Prüfung werden alle Zuweisungen an skalare Variablen und Teilbereichsvariablen unterzogen. Das Fehlschlagen der Bereichsprüfung führt zu einer ERangeError-Exception (bzw. zum Programmabbruch, wenn die Exception-Behandlung nicht aktiviert ist).

Die Aktivierung der Bereichsprüfung vergrößert und verlangsamt ein Programm. Setzen Sie den Schalter {$R+} deshalb nur zum Testen mit dem Debugger ein.{$R+}

procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char;begingeheimtext := '';for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; geheim := kodierung[quelle]; geheimtext := geheimtext + geheim; end;end;

Delphi-Hilfe

70 Fehlerbehandlung

<Tools> <Debugger-Optionen> <Sprach-Exceptions> Bei Delphi-Exceptions stoppen []

procedure TForm1.verschluesseln; var i: integer; quelle, geheim: char;begingeheimtext := '';for i := 1 to length(quelltext) do begin quelle := quelltext[i]; try geheim := kodierung[quelle]; except geheim := ' '; showmessage('Quelltext nicht vorbereitet!'); end; geheimtext := geheimtext + geheim; end;end;

Vorbereitung

71 Teil 5

Zusammenfassung

72 Erweiterte Datenmodelle

Ein Datenmodell sollte nicht nur die Daten der Miniwelt, sondern auch die hiermit durchzuführenden Operationen erfassen.

Operationen auf den Daten

VDOYHFDHVDU

Geheimtext

Schlüssel

Verschlüsselung

Quelltext

Schlüssel

Entschlüsselung

Quelltext

SALVECAESAR

procedure verschluesseln;procedure entschluesseln;

Der Vorteil der Trennung zwischen Datenmodell und GUI zeigt sich, wenn ein Programm verändert werden soll.

Datenmodell bleibt unverändert

GUI verändern

procedure verschluesseln;procedure entschluesseln;

Für die Benutzung eines Unterprogramms muss man nur die Signatur und das Verhalten des Unterprogramms kennen. Diese legen die sog. Schnittstelle des Unterprogramms fest.

ersetze

alt: string

neu: string

var text: string

Signatur:

procedure Ersetze ( string; string; string)

75 Schnittstelle einer Komponente

Für die Benutzung einer Komponente benötigt man eine genaue Beschreibung der Attribute, Methoden und Ereignisse. Eine Übersicht über die zur Verfügung stehende Attribute, Methoden und Ereignisse erhält man mittels eines Klassendiagramms.

SpEdSchluessel: TSpinEditAttribute

MinValue = 0

MaxValue = 25

Value = 3

...Ereignisse

OnChange: SpEdSchluesselChange

...Methoden

76 Teil 6

Vertiefende Übungen

77 Aufgabe

Entwickeln Sie ein System, mit dem man eine Zahlenfolge erzeugen und auswerten kann.

/1/ Der Benutzer kann eine Folge von 20 Zufallszahlen aus einem vorgegeben Bereich erzeugen lassen.

/2/ Auf Wunsch wird die kleinste und größte vorkommende Zahl der Folge bestimmt.

/3/ Auf Wunsch wird die Position der kleinsten und größten vorkommenden Zahl der Folge bestimmt und angezeigt.

78 Aufgabe

Hilfen:

Ergänzen Sie zunächst das Datenmodell.

Entwickeln Sie anschließend Algorithmen für die benutzten Operationen.

Implementieren Sie abschließend das entwickelte System.

type tZahlenreihe = array zahlenreihe: tZahlenreihe;min, max: integer;minPos, maxPos: integer;

erzeugen;auswerten;

79 Aufgabe

Entwickeln Sie ein System, mit dem man Würfelserien erzeugen und statistisch auswerten kann.

/1/ Der Benutzer kann eine Würfelserien mit einer vorgegeben Länge erzeugen.

/2/ Der Benutzer kann die Würfelserie auswerten lassen. Für jede Augenzahl wird die absolute (relative) Häufigkeit innerhalb der Würfelserie bestimmt.

/3/ Die Würfelserie wird angezeigt.

/4/Die Häufigkeiten werden angezeigt.

80 Aufgabe

Hilfen:

Ergänzen Sie zunächst das Datenmodell.

Entwickeln Sie anschließend Algorithmen für die benutzten Operationen.

Implementieren Sie abschließend das entwickelte System.

type tAugen = 1..6;type tWuerfelserie = array type tHaeufigkeiten = arraywuerfelserie:haeufigkeiten:

erzeugen;auswerten;

81 Aufgabe

Informieren Sie sich, wie das Verschlüsselungsverfahren nach Vigenère funktioniert. Ändern Sie das Chiffriersystem nach Caesar entsprechend ab.

82 Aufgabe

Bei einer beliebig eingegeben Chiffriertabelle kann es leicht vorkommen, dass ein Geheimtextbuchstabe mehrfach benutzt wird. Das Chiffriersystem soll so erweitert werden, dass dieser Fall erkannt / verhindert wird.

B kommt mehrfach vor!

83 Aufgabe

Bei einer beliebig gewählten Chiffrierung fällt es schwer, sich den Schlüssel (d. h. die Chiffriertabelle) zu merken. Man könnte sich die Sache etwas erleichtern, wenn man wie folgt verfährt: Man wählt ein (langes) Schlüsselwort, z. B. SCHOKOLADENOSTERHASE. Dann streicht man alle mehrfach vorkommenden Buchstaben: SCHOKLADENTR. Diese Buchstaben bilden den Anfang des Geheimtextalphabets. Abschließend füllt man ab der letzten Stelle mit den noch zur Verfügung stehenden Buchstaben des Alphabets auf.

S C H O K L A D E N T R U V W X Y Z B F G I J M P Q

Klartextalphabet

Geheimtextalphabet

Entwickeln Sie ein Programm, bei dem man nur das Schlüsselwort eingeben muss. Die Erzeugung der zugehörigen Chiffriertabelle wird vom Programm selbst übernommen.

84 Aufgabe

Das Chiffriersystem soll um einen Statistikbaustein erweitert werden. Mit Hilfe dieses Bausteins kann man eine Häufigkeitsanalyse durchführen.

85 Aufgabe

Entwickeln Sie ein System, mit dem eine Art Stilanalyse bei Texten vorgenommen werden kann. Das System soll die durchschnittliche Länge eines Satzes und die durchschnittliche Anzahl der Nebensätze eines eingegebenen Textes bestimmen.

86 Aufgabe

Entwickeln Sie ein System, mit dem man eine Lotto-Ziehung simulieren kann.

87 Literaturhinweise

E. Modrow: Informatik mit Delphi, Band 1/2, Dümmler-Stam 1998-2000.

P. Damann, J. Wemßen: Objektorientierte Programmierung mit Delphi, Band 1. Klett-Verlag 2001.

U. Bänisch: Praktische Informatik mit Delphi, Band 1/2. Cornelsen 2001.

Frischalowski: Delphi 5.0, Band 1/2, Herdt-Verlag 1999.

Pohl: Schülerübungen / Klausuren in Delphi, Heft 1/2, Verlag J. Pohl 1997-2001.

Noll, Mayr, Paulus, Selinger: http://informatikag.bildung-rp.de/html/delphi_teil_1.html

K. Merkert:http://hsg.region-kaiserslautern.de/faecher/inf/material/delphi/index.php

R. Mechling:http://www.gk-informatik.de/

K. Heidler:http://www.friedrich.fr.schule-bw.de/delphi/delphi.htm

Hessischer Bildungsserver:http://www.bildung.hessen.de/abereich/inform/skii/material/delphi/index.htm

88 Literaturhinweise

S. Spolwig: http://oszhdl.be.schule.de/gymnasium/faecher/informatik/delphi/index.htm

Weitere Hinweise unter:

http://www.delphi-source.de

Einsteiger-Tutorial

http://www.delphi-treff.de/content/tutorials/einsteigerkurs/

Einführung in die Software-Entwicklung mit Delphi Teil 2 Klaus Becker 2005.

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