Brontekst bekijken van Gestructureerd programmeren

'''Gestructureerd programmeren''' kan worden gezien als een subdiscipline van [[Imperatief programmeren|procedureel programmeren]], een van de belangrijke [[Programmeerparadigma|programmeerparadigma's]], en waarschijnlijk het populairste, voor het [[Programmeren (computer)|programmeren van computers]]. De programmeur beperkt zich in dit concept in de programma afloop tot de vier basis controlstructuren en past het concept abstractie consequent toe, dat wil zeggen het vermijden van lange programmablokken door het veelvuldig, hiërarchisch toepassen van relatief kleine [[Subprogramma|subroutines]]. 

== Geschiedenis ==
Het werd in de [[1960-1969|jaren zestig]] langzaamaan duidelijk dat de omvang en complexiteit van [[Computerprogramma|computerprogramma's]] uit de hand begon te lopen. [[Softwareontwikkelaar]]s zagen door de bomen het bos niet meer. Gestructureerd programmeren en bijvoorbeeld de [[watervalmethode]] werden ontwikkeld om daar iets tegen te doen.

Goede programmeurs wisten door gestructureerd te werken code te produceren, die veel gemakkelijker was te doorzien en waarvan de correctheid eenvoudiger was aan te tonen. Het viel op dat bekwame programmeurs vooral veel minder [[spronginstructie]]s, dus veel minder ''GOTO''-statements, gebruikten en veelvuldig gebruik maakten van [[Subprogramma|subroutines]]. Wetenschappers in de [[informatica]], waaronder [[Niklaus Wirth]], [[Edsger Dijkstra]] en [[Michael A. Jackson]], zagen de oplossing in het gestructureerd programmeren, waarbij het door het gebruik van nieuwe constrolestructuren in programmeertalen onnodig zou worden om de onoverzichtelijke sprongopdrachten te gebruiken en de leesbaarheid van de code veel beter werd.<ref>Jackson ontwikkelde een eigen methode, [[Jackson Structured Programming]], om gestructureerd te programmeren.</ref>
 
Dijkstra probeerde daarbij correctheidsbewijzen van programma's te leveren. Hij is hierin gedeeltelijk geslaagd. Daarnaast werd beoogd parallel werken in grote teams aan grote projecten mogelijk te maken. Dit is door deze aanpak wel gelukt. Een gestructureerde aanpak leidt ook tot [[software]] waarin functies meer afzonderlijk van elkaar zijn gebouwd. Dit maakt onderhoud, zowel correctief als adaptief, aanzienlijk eenvoudiger en minder risicovol.

Als alternatief voor het [[stroomdiagram]] werd het [[programmastructuur-diagram]], ook wel het Nassi-Shneiderman-diagram, bedacht. De restricties hiervan werken in het voordeel van het programmeren, het zijn dezelfde restricties die men moet hanteren met gestructureerd programmeren.<ref>Een andere manier om algoritmes gestructureerd weer te geven was de [[Warnier-voorstelling]].</ref>

Het gestructureerde programmeren leidde tot een nieuwe generatie [[Programmeertaal|programmeertalen]]. Vrijwel al deze talen kennen de spronginstructie en het label, het regelnummer in een computerprogramma, nog wel, maar het gebruik ervan wordt sterk afgeraden en bemoeilijkt door extra declaratieverplichtingen.

== De essentie van gestructureerd programmeren ==
De vier basis controlstructuren in gestructureerd programmeren zijn:
* sequentie = opeenvolging - (''S1 S2'')
* selectie = keuzestructuur - (''if B then S1 else S2'')
* [[Repetitie (informatica)|repetitie]] of [[iteratie]] = herhaling, met de herhalingsvoorwaarde voor- of achteraf - meestal (''while B do S'') en (''do S until B'')
* [[recursie]] = het steeds aanroepen van een subprogramma door zichzelf, totdat een eindconditie wordt bereikt 

Hierbij staat S voor een opdracht, van [[Statement|'''S'''tatement]], en B voor een logische expressie, [[Boolean|'''B'''oolean]]. Belangrijk is hierbij dat zowel een opdracht als een logische expressie willekeurig complex mag zijn. Dat is in programmeertalen voor opdrachten gerealiseerd door ''begin…end''-constructies:
* ''BEGIN'' en ''END'' in [[Pascal (programmeertaal)|Pascal]],
* de [[Accolade (leesteken)|accolades]] ''{'' en ''}'' in onder meer [[C (programmeertaal)|C]], [[Java (programmeertaal)|Java]], [[Scala (programmeertaal)|Scala]] en [[PHP]],
* indents, dus inspringen, in [[Python (programmeertaal)|Python]].

De toepassing van het concept van [[abstractie]] en daarmee van de [[Subprogramma|subroutine]] is ten slotte een essentieel onderdeel van de gestructureerde aanpak. 

== Enkelvoudige keuzestructuur ==
Bij een keuzestructuur wordt een bepaald stuk code, afhankelijk van een voorwaarde, al dan niet uitgevoerd door de computer.

{| class="wikitable"
! structuur
! beschrijving
|-
| if ''v'' then ''xxx''
| ''xxx'' wordt alleen uitgevoerd als aan de voorwaarde wordt voldaan
|-
| if ''v'' then ''xxx'' else ''yyy''
| als aan de voorwaarde wordt voldaan, wordt ''xxx'' uitgevoerd, zo niet wordt ''yyy'' uitgevoerd
|-
| if ''v1'' then ''xxx'' elseif ''v2'' ...
| als niet aan de eerste voorwaarde voldaan wordt, worden vervolgacties afhankelijk van een tweede voorwaarde
|}

; voorbeeld van een if
<syntaxhighlight lang="php">
 <?
 $humeur = "slecht";
 if ($humeur == "slecht") {
   echo ("ik ben slechtgehumeurd");
 }
 ?>
</syntaxhighlight>
;voorbeeld van een elseif
<syntaxhighlight lang="php">
 <?
 $humeur = "goed";
 if ($humeur == "slecht") {
   echo "ik ben slechtgehumeurd";
 }
 elseif ($humeur == "verveeld") {
   echo "ik verveel mij";
 }
 else {
   echo "ik ben goedgeluimd";
 }
 ?>
</syntaxhighlight>

== Meervoudige keuzestructuur ==
Bij een meervoudige keuzestructuur, of: ''switch'', kan op verschillende waarden worden gereageerd. Dit kan ook worden geïmplementeerd met een aantal enkelvoudige keuzestructuren, en de kans is groot dat daar dan ''elseif''-statements in voorkomen, maar met een switch gaat het eenvoudiger:

<syntaxhighlight lang="php">
 <?
 $humeur = "goed";
 switch ($humeur) {
 case "slecht":
   echo "ik ben slechtgehumeurd";
   break;
 case "verveeld":
   echo "ik verveel mij";
   break;
 default:
   echo "ik ben goedgeluimd";
 }
 ?>
</syntaxhighlight>

== Voorwaardelijke herhalingsstructuur of iteratie ==
Als statements voorwaardelijk herhaald moeten worden zijn er twee mogelijkheden:
* eerst testen, daarna de opdracht uitvoeren en vervolgens opnieuw testen, en eventueel de opdracht uitvoeren, opnieuw testen enzovoorts
* eerst de opdracht uitvoeren, daarna testen, eventueel de opdracht herhalen, opnieuw testen enzovoorts.
In het eerste geval kan het zijn dat de opdracht helemaal nooit wordt uitgevoerd, geen herhaling of meer keren, in het tweede geval wordt de opdracht minimaal één keer uitgevoerd.

; PHP-voorbeeld van eerste mogelijkheid
<syntaxhighlight lang="php">
 <?
 $teller = 0;
 while ($teller <= 12) {
   echo "de teller zit nu aan: $teller <br />";
   $teller++;
 }
 ?>
</syntaxhighlight>

; PHP-voorbeeld van de tweede mogelijkheid
<syntaxhighlight lang="php">
 <?
 $teller = 0;
 do {
   $teller++;
   echo "de teller zit nu aan: $teller <br />";
 } while ($teller <= 12);
 ?>
</syntaxhighlight>

== Abstractie en subroutines ==
Subroutines zijn opvraagbare eenheden zoals procedures, functies of methoden die worden gebruikt om naar een reeks instructies te verwijzen door een enkele instructie: de ''call''-instructie. [[Systeemaanroep|Call-instructies]] roepen een subroutine aan. 

Het hiërarchisch gebruik van het concept van de subroutine is te vergelijken met het concept van [[abstractie]] in de [[systeemtheorie]]. Door het samenbouwen van vele subprogramma's kunnen toch betrouwbare en complexe [[Informatiesysteem|informatiesystemen]] worden gebouwd, omdat ze uit van elkaar geïsoleerde [[Subprogramma|subprogramma's]] zijn opgebouwd, die afzonderlijk kunnen worden gebouwd en getest. Op deze wijze worden gedetailleerde [[Datastructuur|datastructuren]], [[algoritme]]s en bewerkingen verborgen gehouden voor programma's op hogere systeemniveaus. Dat heet ''data-hiding'' of ''encapsulation''.

[[Edsger Dijkstra]] wees als eerste in augustus 1969 op de noodzaak van deze aanpak vanwege de beperkte vermogens van de menselijke geest:
: "Het is onmogelijk om de correctheid van een programma van vele pagina’s te doorgronden."
Hij pleitte er daarom voor om computerprogramma's en hun subroutines altijd in omvang te beperken en van een heldere, goed afgebakende, bij voorkeur enkelvoudige functionaliteit te voorzien. Later is dit concept van abstractie en gebruik van subroutines terecht gekomen in de [[objectgeoriënteerd]]e aanpak, waarbij subroutines vervangen zijn door ''methods'', die op ''objects'' en ''classes'' werken.

[[Ole-Johan Dahl]], E.W. Dijkstra en [[Tony Hoare|C.A.R. Hoare]] publiceerden in 1972 gezamenlijk een boek waarin de basisprincipes van programmacorrectheid, gestructureerde data, programma hiërarchie en lagen van abstractie fundamenteel werden behandeld. Het denken in klassen met data hiding en encapsulation werd hierin geïntroduceerd. Deze drie vroege informatici hebben daarmee de basis gelegd voor alle latere wetenschappelijke en commerciële werken over gestructureerd programmeren en de object georiënteerde aanpak.

{{Appendix||2=
; websites
* {{en}} [[Edsger Dijkstra]] voor de [[Technische Universiteit Eindhoven|Technische Hogeschool Eindhoven]], [https://www.cs.utexas.edu/users/EWD/ewd02xx/EWD249.PDF Notes on Structured Programming], april 1970 {{pdf}}
* {{en}} Dijkstra, [[Tony Hoare|Hoare]] en [[Ole-Johan Dahl|Dahl]]. [https://seriouscomputerist.atariverse.com/media/pdf/book/Structured%20Programming.pdf Structured Programming], 1972. {{pdf}}
; voetnoten
{{References}}
}}

{{Wikibooks|Programmeren, de basis/De controlestructuren}}

[[Categorie:Programmeerconcept]]