Ein Beispiel aus der Informatik

Verarbeitung von Information

Informatik wird oft als Wissenschaft von der automatisierten Verarbeitung von Information bezeichnet. Information muss dabei zunächst in Form von Daten formal dargestellt werden, bevor sie verarbeitet werden kann. Daten können dann mit Hilfe von Computerprogrammen zu neuen Daten verarbeitet werden oder auch zu anderen Computern transportiert werden. Wenn die hierdurch erzeugten bzw. transportierten Daten gedeutet werden, entsteht neue Information. Sprache spielt bei diesem Vorgehen eine zentrale Rolle.

Beispiel - Pixelgrafik

Betrachte die Darstellung und Verarbeitung von Bildern.

Darstellung und Verarbeitung von Information

Bildinformation muss zunächst in einer bestimmten Form dargestellt werden.

Bild

Im vorliegenden Beispiel wird hierzu die Sprache PGM benutzt. Diese Sprache erlaubt es, Grauwerte von Pixeln mit Hilfe von Zahlen zu beschreiben.

P2
5 8
15
15 15  8 15 15
15  8  8  8 15
 8  8  8  8  8
12 12 12 12 12
12  5 12  5 12
12 12 12 12 12
12  5 12  5 12
12 12 12 12 12

Die Bilddaten (als Zeichenkette) können jetzt mit einem Programm automatisiert verarbeitet werden.

def invertieren(daten):
    d = daten.replace("\n", " ")
    liste1 = d.split()
    graustufen = int(liste1[3])
    zeilenlaenge = int(liste1[1])
    liste2 = liste1[:4]
    for element in liste1[4:]:
        z1 = int(element)
        z2 = graustufen - z1
        liste2 = liste2 + [str(z2)]
    d = liste2[0] + "\n"
    d = d + liste2[1] + " " + liste2[2] + "\n"
    d = d + liste2[3] + "\n"
    i = 4
    while i < len(liste2):
        if (i-3) % zeilenlaenge == 0:
            d = d + liste2[i] + "\n"
        else:
            d = d + liste2[i] + " "
        i = i + 1
    return d

Das vorliegende Programm, das in der Programmiersprache Python verfasst ist, zerlegt die Zeichenkette in ihre Bestandteile und invertiert die einzelnen Grauwerte durch eine Zahlensubtraktion. Die neuen Grauwerte werden dann wieder zu einer geeigneten Zeichenkette zusammengesetzt.

P2
5 8
15
 0  0  7  0  0
 0  7  7  7  0
 7  7  7  7  7
 3  3  3  3  3
 3 10  3 10  3
 3  3  3  3  3
 3 10  3 10  3
 3  3  3  3  3

Diese neuen Daten lassen sich jetzt wieder als Bild interpretieren.

Bild

Im Beispiel kommen also zwei Sprachen zum Einsatz. Die Sprache PGM wird zur Darstellung von Information benutzt, die Sprache Python zur Verarbeitung von Daten.

Syntax - Semantik - Pragmatik

Sprachen, die in der Informatik zur Darstellung von Information und automatisierten Verarbeitung der entsprechenden Daten benutzt werden, sind formale Systeme, die präzise festgelegt werden. Dies ermöglicht bzw. erleichtert die automatisierte Verarbeitung der Sprachkonstrukte.

Du hast das sicher schon des öfteren erlebt, wenn man in einem Python-Programm einen Doppelpunkt weglässt, dann gibt es eine Fehlermeldung. Kleinste Änderungen an der Aneinanderreihung der zulässigen Sprachzeichen können also dazu führen, dass ein Sprachkonstrukt nicht mehr verarbeitet wird. Es gibt strenge Syntaxregeln, die exakt beachtet werden müssen.

Sprachkonstrukte, die mit Sprachen der Informatik korrekt gebildet werden, haben selbstverständlich auch eine Bedeutung. Ebenso wie die Syntax ist auch die Semantik von Sprachkonstrukten in der Informatik genau festgelegt.

Pragmatik spielt dagegen bei den in der Informatik benutzten formalen Systemen keine Rolle. Der Computer soll Sprachkonstrukte ja nicht "mal so und mal so" behandeln. Hier möchte man vielmehr, dass der Computer Sprachkonstrukte stets eindeutig behandelt.

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