Iterative Programmierung

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Die iterative Programmierung (von lat. iterare = wiederholen) ist ein Konzept, bei dem mehrfach auszuführende Arbeitsschritte in Schleifen (Wiederholungen von Anweisungen oder Anweisungsfolgen) umgesetzt werden.

Im Unterschied dazu wird bei rekursiver Programmierung die Wiederholung erreicht, ohne dass das Programm explizite Schleifen enthält.[1] Anstatt Schleifenkontrollanweisungen enthält das Programm einen sogenannten Selbstaufruf der betreffenden Funktion, die dadurch (bei Endrekursion) unendlich oft ausgeführt werden könnte. Um eine endliche Anzahl Wiederholungen zu erreichen, benötigt das Programm ebenso eine Abbruchbedingung wie die Schleife bei der iterativen Programmierung.

Abgrenzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Andere Programmierkonzepte sind

  • die rekursive Programmierung, die für mehrfach auszuführende Arbeitsschritte Rekursion verwendet (wiederholte Selbstaufrufe eines Programmteils); prinzipiell lassen sich rekursive Algorithmen auch iterativ implementieren und umgekehrt.
  • die logische Programmierung, die Lösungen für Probleme nicht über Anweisungsfolgen findet, sondern durch regelbasierte logische Folgerung.

Gegenüberstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Literatur werden Funktionen gerne im rekursiven Programmierstil vorgestellt, die meist als einfacher zu verstehen gelten. Iterative Varianten bieten jedoch oft Vorteile:

  • Bei iterativer Programmierung kann der Speicherbedarf schärfer durch den Programmierer zugeschnitten und kontrolliert werden, wogegen bei rekursiver bei jedem Selbstaufruf unvermeidlich der Kontext der aufrufenden Prozedur (im Programm-Stapelspeicher) zu retten ist, damit er beim Rücksprung wieder hergestellt werden kann.
  • Darüber hinaus ist der Speicherbedarf für den Programm-Stapelspeicher programmiersprachlich schwer oder gar nicht kontrollierbar, wovon die berüchtigten Stapelüberläufe eine Folge sind.
  • Im rekursiven Programmierstil lassen sich manche Szenarien nur durch eine sog. Rückruffunktion (englisch callback function) realisieren. Beispielsweise wird bei einer rekursiv programmierten Traversierfunktion eines Binärbaums dieser stets in seiner Gänze durchlaufen und die Nutzfunktion in einem Rückruf implementiert.
    Im Gegensatz dazu kann bei iterativer Programmierung das zu bearbeitende Segment des Baums durch eine Suchfunktion angesteuert, die Nutzfunktion nach Belieben als flache Anweisungsfolge bzw. als Unterprogramm implementiert und nach einem (iterativen) Querschritt beim nächsten Element wiederholt werden.[2]

Mit wachsender Leistungsfähigkeit der Rechner tritt jedoch die Lesbarkeit und Wartbarkeit von Software gegenüber ihrer technischen Effizienz in den Vordergrund. Wo dies der Fall ist, bietet sich der rekursive Ansatz für die Arbeit mit baumartigen Datenstrukturen und der iterative für sequenzielle Datenstrukturen an.

Beispiel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein Beispiel für die iterative Programmierung ist ein Datenbankdurchlauf (Pascal) durch die Datensätze („Zeilen“) von (der „Tabelle“) Dataset:

procedure Durchlauf;
begin
    while not Dataset.Eof do                  ! wiederhole_solange Tabelle Dataset nicht zu Ende ist
    begin                                     ! den hier beginnenden Befehlsblock
        Befehl1;
        Befehl2;
        Befehl3;
        Dataset.Next;                         !  Schalte weiter zum nächsten Datensatz (nächste Zeile) von Dataset.
    end;
end;

Dabei werden die Befehle 1 bis 3 solange wiederholt, bis alle Datensätze durchlaufen wurden.

Anmerkungen und Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Niklaus Wirth: Algorithmen und Datenstrukturen, B. G. Teubner 1983, Seite 150
  2. Siehe dazu Traversierung (mit Codebeispielen) und Ben Pfaff: An Introduction to Binary Search Trees and Balanced Trees. Free Software Foundation, Inc. Boston 2004, S. 47 „4.9.2 Traversal by Iteration“.