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Programmierideen: Vorschläge für die Umsetzung eigener Programme

Programmierideen: Vorschläge für die Umsetzung eigener Programme

Gute Programmierkenntnisse sind heutzutage nicht mehr nur für Informatiker von großer Bedeutung. Auch in vielen weiteren Berufen ist es sehr wichtig, zumindest den grundsätzlichen Aufbau eines Computerprogramms zu verstehen. Dafür ist jedoch in der Regel nicht gleich ein Informatik-Studium oder eine entsprechende Ausbildung notwendig. Mit einem Buch oder einem Programmier-Kurs können Sie sich die entsprechenden Kenntnisse ebenfalls aneignen.

In Büchern und Kursen werden Ihnen die wichtigsten Befehle der entsprechenden Programmiersprachen vermittelt. Wenn Sie diese beherrschen, ist bereits eine gute Grundlage gelegt. Um die Programmierkenntnisse weiter zu verbessern, ist es daraufhin sinnvoll, die erlernten Kenntnisse anzuwenden. Das führt nicht nur zu einer Vertiefung der entsprechenden Inhalte. Darüber hinaus erlernen Sie dabei, die Programme vollkommen selbstständig zu gestalten. Das ist von großer Bedeutung, da es in der Praxis ebenfalls nicht nur darauf ankommt, einzelne Befehle zu beherrschen. Stattdessen müssen Sie im Rahmen eines größeren Projekts zunächst eine Struktur entwerfen und die Kommandos dann zu einem größeren Programm zusammenfügen. Deshalb ist es von großer Bedeutung, auch eine etwas komplexere Aufgabe selbstständig bearbeiten zu können.

Ein Problem besteht für viele Menschen jedoch darin, dass sie nach der Lektüre eines Buchs oder nach der Teilnahme an einem Kurs keine sinnvollen Ideen für weitere Projekte haben. Deshalb möchten wir Ihnen hier etwas unter die Arme greifen. Im Folgenden stellen wir zehn Projekte vor, die Sie selbst umsetzen können. Dabei haben wir darauf geachtet, nützliche Funktionen umzusetzen, die Sie im Alltag bei der Erledigung verschiedener Aufgaben unterstützen oder die für viel Unterhaltung sorgen. Auf diese Weise verbessern Sie nicht nur Ihre Programmierkenntnisse. Darüber hinaus erstellen Sie ein Programm, das praktische Anwendungsmöglichkeiten bietet. Die hier vorgestellten Ideen können Sie mit vielen verschiedenen Programmiersprachen umsetzen. Daher finden Sie sicher eine spannende Projektidee – unabhängig davon, welche Programmiersprache Sie lernen.

Der richtige Schwierigkeitsgrad für Ihre Projekte

Eine der größten Herausforderungen nach der Lektüre eines Buchs oder der Teilnahme an einem Programmier-Kurs besteht darin, Projekte mit einem geeigneten Schwierigkeitsgrad zu finden. Manche Vorschläge, die man im Internet entdeckt, sind sehr kompliziert und eignen sich nur für Programmierer, die bereits über viel Erfahrung verfügen. Bei anderen Vorschlägen handelt es sich um ganz einfache Übungsaufgaben, die lediglich dazu dienen, die gelernten Befehle zu wiederholen.

Die Projekte, die wir hier vorstellen, sind so ausgewählt, dass sie Sie auf dem Stand abholen, den Sie nach der Bearbeitung eines Lehrbuchs oder nach der Teilnahme an einem Programmier-Kurs erreicht haben. Das bedeutet, dass Sie beispielsweise den Umgang mit Schleifen, if-Abfragen, String-Funktionen und weiteren grundlegenden Techniken beherrschen sollten. Bei manchen Projekten bietet es sich an, für die Umsetzung Objekte zu verwenden. Daher ist es auch sinnvoll, wenn Sie die wichtigsten Grundlagen der objektorientierten Programmierung beherrschen – wobei dies nicht zwingend erforderlich ist. Bei einigen Beispielen ist auch der Umgang mit Dateien oder Datenbanken hilfreich, damit Sie die Daten dauerhaft abspeichern können. Außerdem dienen manche Projekte dazu, den Umgang mit grafischen Benutzeroberflächen zu vertiefen. Dafür benötigen Sie selbstverständlich ebenfalls entsprechende Vorkenntnisse. Weiterführende Fähigkeiten sind in der Regel jedoch nicht erforderlich.

Zehn Projekte zum Programmieren Lernen

In den folgenden Abschnitten stellen wir nun zehn Projektideen vor. Dabei wird lediglich beschrieben, welche Aufgaben die Programme erfüllen sollen. So können Sie die Umsetzung selbst übernehmen. Das führt dazu, dass Sie dabei lernen, ein größeres Projekt von Grund auf selbst zu entwerfen und umzusetzen.

  1. Tool für die Textanalyse
    Beim ersten Vorschlag handelt es sich um ein Tool für die Textanalyse. Dazu ist es sinnvoll, wenn Sie den Text aus einer Datei einlesen. Sollten Sie über die entsprechenden Kenntnisse noch nicht verfügen, können Sie jedoch auch die Eingabe direkt über die Konsole ermöglichen.

    Nachdem Ihr Programm den Text aufgenommen hat, müssen Sie diesen in einzelne Worte zerlegen. Der Sinn dieses Analysetools besteht darin, die Häufigkeit der einzelnen Worte herauszufinden. Dazu ist es sinnvoll, eine Liste mit den enthaltenen Wörtern und mit der zugehörigen Häufigkeit zu erstellen. Bei jedem Wort, das Sie aus dem Text extrahieren, müssen Sie nun überprüfen, ob dieses bereits in der Liste enthalten ist. Trifft dies zu, erhöhen sie die Häufigkeit. Ist das Wort noch nicht vorhanden, fügen Sie es neu in die Liste ein. Zum Abschluss ist es sinnvoll, die Liste anhand der Häufigkeit zu sortieren.

    Mit diesem Analysetool finden Sie heraus, welche Wörter besonders häufig im Text vorkommen. Das hilft Ihnen dabei, einen schnellen Überblick über die Inhalte zu erhalten. Darüber hinaus kann es bei der Stil-Korrektur hilfreich sein. Um gut lesbare Texte zu erzeugen, ist es sinnvoll, übermäßige Häufungen einzelner Worte zu vermeiden.

    Dieses Projekt bietet noch einige Erweiterungsmöglichkeiten. Beispielsweise können Sie versuchen, Konjunktionen, Füllwörter und andere Wörter ohne große Aussagekraft aus dem Text herauszufiltern. Das führt zu präziseren Ergebnissen. Die Häufigkeit dieser Wörter können Sie außerdem in einer separaten Liste festhalten und auswerten. Auch das hilft dabei, den Text stilistisch zu verbessern, da es sinnvoll ist, auf einen möglichst geringen Füllwort-Anteil zu achten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Wörter stets in Ihrer Grundform abzuspeichern. Das verbessert die Analyse deutlich. Zu diesem Zweck können Sie gängige Endungen für Konjugationen und Deklinationen herausfinden und daraus automatisch die Grundform ableiten. Allerdings funktioniert dies nur bei regelmäßigen Formen. Wenn Sie auch die unregelmäßigen Formen erfassen möchten, wäre es erforderlich, hierfür ein sehr ausführliches Wörterbuch zu entwickeln. Das würde eine äußerst umfangreiche Aufgabe darstellen.

  2. Terminplaner
    Eine weitere Projektidee besteht darin, einen Terminplaner zu erstellen. Das Programm soll dabei helfen, verschiedene Termine effizient zu verwalten. Dazu muss es verschiedene Funktionen erfüllen: Termine eintragen, Termine löschen und anstehende Termine anzeigen.

    Für den Eintrag eines Termins müssen Sie vom Anwender lediglich die wesentlichen Daten abfragen: das Datum, die Uhrzeit und die Art des Termins. Daraufhin müssen Sie diese Inhalte in einer Datei oder in einer Datenbank abspeichern.

    Um einen Termin zu löschen, ist es sinnvoll, zunächst alle Inhalte auszugeben. Auf diese Weise kann der Anwender einfach den Eintrag auswählen, den er löschen will.

    Schließlich ist es notwendig, eine Funktion für die Anzeige der Termine zu erstellen. Dazu müssen Sie die Systemzeit des Computers abrufen und daraufhin überprüfen, welche Termine nach dem aktuellen Zeitpunkt liegen. Dabei können Sie auch mehrere Optionen einfügen – beispielsweise die Anzeige der Termine, die Sie am aktuellen Tag wahrnehmen müssen oder die, die innerhalb der nächsten Woche oder des nächsten Monats anstehen. Auf diese Weise erhält der Anwender genau die Informationen, die er benötigt.

  3. Ein webbasiertes Abstimmungstool
    In verschiedenen Organisationen ist es immer wieder notwendig, ein Stimmungsbild zu erfassen – beispielsweise wenn Sie in einem Verein über das Ziel des nächsten Jahresausflugs entscheiden oder in einer Schulklasse über verschiedene Ideen für einen Projekttag abstimmen. Wenn wie im Fall der Schulklasse die entsprechende Gruppe regelmäßig zusammenkommt, stellt es kein Problem dar, diese Abstimmung manuell durchzuführen. Gerade bei Vereinen ist dies jedoch häufig nicht der Fall. Für diesen Zweck eine eigene Mitgliederversammlung durchzuführen, würde jedoch einen erheblichen organisatorischen Aufwand mit sich bringen. Um trotzdem ein präzises Stimmungsbild zu ermitteln, können Sie ein webbasiertes Abstimmungstool erstellen, auf das alle Mitglieder per Internet zugreifen können.

    Hierzu ist es zunächst notwendig, eine kleine Benutzeroberfläche zu gestalten, die alle Auswahlmöglichkeiten enthält. Der Besucher kann dann eine dieser Möglichkeiten auswählen und seine Stimme abgeben. Das Abstimmungstool muss diese Stimme dann aufnehmen und errechnen, welche der Optionen welchen Prozentsatz der Stimmen auf sich vereinigt hat. Diese Informationen können Sie dann nach der Stimmabgabe ausgeben.

    Um zu verhindern, dass einzelne Personen mehrfach abstimmen, ist es außerdem sinnvoll, den Zugriff mit einem Benutzernamen und einem Passwort zu authentifizieren. Das Programm benötigt daher eine Liste mit den entsprechenden Informationen und muss überprüfen, ob die eingegebenen Daten korrekt sind. Außerdem muss es festhalten, dass die entsprechende Person ihre Stimme abgegeben hat und verhindern, dass sie erneut abstimmen kann. Eine Erweiterungsmöglichkeit für fortgeschrittene Programmierer könnte dann darin bestehen, die Anmeldedaten automatisch an alle Mitglieder per E-Mail zu versenden. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich, dass eine Liste mit den entsprechenden Kontaktdaten im Programm enthalten ist.

    Um dieses Programm in der Praxis nutzen zu können, müssen Sie es im Internet zugänglich machen. Die meisten Vereine verfügen bereits über eine Internetseite, sodass dies kein Problem darstellen sollte. Alternativ dazu gibt es auch viele Anbieter für Gratis-Webspace, bei denen Sie Ihre Seite ebenfalls online stellen können. Für die Umsetzung bietet sich in erster Linie PHP an. Diese Sprache wird von den meisten Webservern unterstützt. Das erleichtert die Umsetzung, da Sie keine weitere Software für die Ausführung Ihres Codes installieren müssen. Doch können Sie dieses Projekt auch mit vielen weiteren Sprachen umsetzen – von C++ bis Python. Während bei PHP die Ausführung auf einem Webserver zum Standard zählt, benötigen Sie bei den anderen genannten Sprachen jedoch ein passendes Framework für die Umsetzung. Daher sind hierbei einige Zusatzkenntnisse erforderlich.

  4. Verschlüsselung
    Die Datensicherheit spielt eine immer wichtigere Rolle. Daher ist es wichtig, Informationen zu verschlüsseln. In der Praxis kommen hierfür sehr komplizierte Verfahren zum Einsatz, die ein hohes Fachwissen erfordern und deren Umsetzung sich daher für Programmier-Anfänger nicht eignet. Allerdings gibt es auch viele sehr einfache Verschlüsselungstechniken. Diese umzusetzen, stellt eine sehr interessante und lehrreiche Aufgabe dar. Außerdem können Sie hiermit auch private Texte vor dem Zugriff Fremder schützen – auch wenn die Sicherheit dabei nicht allzu hoch ist.

    Das Programm sollte hierbei einen Text aus einer Datei einlesen. Wenn Sie noch nicht über die notwendigen Kenntnisse für die Arbeit mit Dateien verfügen, können Sie auch die Eingabe direkt über die Konsole erlauben. Danach soll das Programm den Schlüssel abfragen und daraufhin den Text entsprechend verschlüsseln. Darüber hinaus ist eine Funktion notwendig, um einen verschlüsselten Text wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückzuführen. Auch hierfür ist wieder die Eingabe des entsprechenden Schlüssels notwendig.

    Entscheidend für die Umsetzung eines solchen Programms ist es, ein passendes Verschlüsselungsverfahren zu verwenden. Für Anfänger bietet sich insbesondere die Caesar-Verschlüsselung (https://de.wikipedia.org/wiki/Caesar-Verschl%C3%Bcsselung) an. Diese ist sehr leicht zu verstehen, sodass es kein Problem darstellen sollte, das entsprechende Programm umzusetzen. Wenn Sie eine etwas größere Herausforderung suchen, können Sie auch ein kompliziertes Verfahren auswählen. Beispielsweise können Sie die Inhalte nach dem Data Encryption Standard (https://de.wikipedia.org/wiki/Data_Encryption_Standard) oder nach dem Advanced Encryption Standard (https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard) verschlüsseln. Dabei ist es jedoch nicht nur schwieriger, die Verschlüsselungstechnik zu verstehen. Darüber hinaus wird das Programm dadurch wesentlich komplexer. Daher eignet sich dieses Projekt hervorragend für Programmierer mit unterschiedlichem Kenntnisstand.

  5. Tic Tac Toe
    Das Spiel Tic Tac Toe haben Sie sicherlich bereits als Schüler gespielt. Wenn Sie dabei sind, das Programmieren zu erlernen, können Sie nun auch eine digitale Version davon erstellen. Die Regeln sind dabei die gleichen. Die Spieler können dabei auf einem Spielfeld mit neun Feldern, das in drei Zeilen und drei Spalten angeordnet ist, abwechselnd jeweils ein Feld markieren. Der Spieler, dem es zuerst gelingt, eine komplette Zeile, Spalte oder Diagonale zu markieren, gewinnt das Spiel.

    Sie können hierbei zwei unterschiedliche Versionen erstellen: Entweder Sie gestalten ein Spiel für zwei Spieler, bei dem diese abwechselnd die Felder eingeben, die sie markieren möchten. Alternativ können Sie das Spiel für einen Spieler gestalten. Der andere Spieler wird durch den Computer gesteuert und belegt die Felder nach dem Zufallsprinzip.

    Bei jeder Eingabe müssen Sie diese zunächst auf ihre Gültigkeit überprüfen. Danach ist es notwendig, herauszufinden, ob der Spieler das Spiel mit diesem Zug gewonnen hat und gegebenenfalls eine entsprechende Meldung auszugeben. Sollte dies nicht der Fall sein, müssen Sie das Spielfeld neu ausgeben.

    Dieses Programm können Sie problemlos als Konsolen-Programm gestalten. Daher eignet es sich hervorragend für Programmierer, die noch über keine Erfahrungen bei der Gestaltung grafischer Benutzeroberflächen verfügen. Doch auch wenn Sie gerade dabei sind, die GUI-Gestaltung zu erlernen, bietet sich dieses Projekt aufgrund seiner einfachen Strukturen hervorragend als Übung an.

    Wir haben in einem anderen Blogbeitrag Tic Tac Toe bereits in C# mit grafischer Benutzeroberfläche programmiert: https://bmu-verlag.de/tic-tac-toe-in-c/

  6. Taschenrechner
    Ein sehr beliebtes Projekt für die Arbeit mit grafischen Benutzeroberflächen besteht darin, einen Taschenrechner zu programmieren. Dafür benötigen Sie lediglich ein Fenster, in dem Sie für jede Ziffer und für jede Rechenoperation einen Button anbringen. Darüber hinaus ist ein Feld für die Anzeige erforderlich. Die Berechnungen selbst sollten hierbei kein Problem darstellen. Der Sinn dieser Übung besteht darin, eine grafische Benutzeroberfläche zu erstellen und die einzelnen Aktionen mit den jeweiligen Buttons zu verbinden. Bei einfachen Ausführungen können Sie sich dabei auf die vier Grundrechenarten beschränken. Um den Schwierigkeitsgrad etwas zu erhöhen, können Sie auch etwas umfangreichere Rechenoperationen zum Rechner hinzufügen – beispielsweise die Wurzelberechnung, Sinus- und Cosinus-Funktionen oder Logarithmen. Fast alle Programmiersprachen verfügen über eine entsprechende Bibliothek, die die hierfür notwendigen Funktionen enthält und die Sie in Ihr Programm einbinden können.

    Wie Sie einen Taschenrechner mit Java programmieren erfahren Sie hier: https://bmu-verlag.de/guis-mit-javafx-erstellen-1-2/

  7. Einheiten-Umrechner
    Eine weitere Aufgabe, die sich für die ersten eigenen GUI-Projekte anbietet, besteht darin, einen Einheiten-Umrechner zu erstellen. Da in unterschiedlichen Ländern verschiedene Längen-, Temperatur und Gewichtseinheiten verbreitet sind, ist es nicht immer einfach, die entsprechenden Angaben auf Anhieb zu verstehen. Mit einem Einheiten-Umrechner überführen Sie sie jedoch in das System, das Ihnen vertraut ist. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Meilen in Kilometer umrechnen. Aber auch innerhalb des gleichen Systems können Sie damit eine Umrechnung durchführen – beispielsweise von Fuß in Zoll. Das ist bei allen Einheitensystemen sinnvoll, die nicht auf dem Dezimalsystem beruhen.

    Um diese Projekt umzusetzen, müssen Sie zunächst eine Oberfläche erstellen, die zwei Auswahllisten für die verschiedenen Einheiten enthält – eine für den Ausgangswert und eine für das Ziel der Umrechnung. Das Programm muss nun zunächst überprüfen, ob eine Umrechnung überhaupt möglich ist – schließlich ist es nicht möglich, eine Längeneinheit in eine Gewichtseinheit zu überführen. Alternativ dazu ist es möglich, mit mehreren Unterfenstern für die einzelnen Bereiche zu arbeiten, die dann nur noch passende Kombinationen zulassen. Im nächsten Schritt ist es dann notwendig, das Ergebnis zu berechnen und im Fenster auszugeben.

  8. Quiz programmieren
    Wenn Sie ein unterhaltsames Programm erstellen möchten, das für Spiel und Spaß mit Freunden oder mit der Familie sorgt, können Sie ein kleines Quiz programmieren. Hierbei ist es sinnvoll, die Fragen und die möglichen Antworten entweder in einer Datei oder in einer Datenbank abzuspeichern. Verfügen Sie über diese Kenntnisse noch nicht, ist es aber auch möglich, direkt im Programmcode eine entsprechende Liste zu erstellen.

    Zu Beginn des Spiels soll es das Programm erlauben, die Zahl der Mitspieler vorzugeben. Daraufhin soll es per Zufall eine Frage auswählen und diese dem Anwender stellen. Danach muss es dessen Eingabe aufnehmen und überprüfen, ob es sich hierbei um die richtige Antwort handelt.

    Auch bei diesem Projekt gibt es vielfältige Möglichkeiten, um es an Ihren Kenntnisstand anzupassen. Wenn Sie beispielsweise noch keine Erfahrungen bei der Erstellung von GUIs haben, können Sie diese Aufgabe problemlos als Konsolenprogramm umsetzen. Deutlich ansprechender und nutzerfreundlicher ist es aber sicherlich, hierfür eine grafische Benutzeroberfläche zu gestalten, in der der Anwender aus verschiedenen Lösungen auswählen kann. Wenn Sie eine weitere Herausforderung suchen, können Sie auch ein kleines Spielfeld gestalten, das mehrere Felder enthält und in dem die Position der einzelnen Spieler zu erkennen ist.

  9. Größter gemeinsamer Teiler und kleinstes gemeinsames Vielfaches berechnen
    Für viele Rechenaufgaben ist es notwendig, den größten gemeinsamen Teiler oder das kleinste gemeinsame Vielfache von zwei natürlichen Zahlen zu ermitteln. Wenn Sie für diese Aufgabe ein Computerprogramm schreiben, finden Sie schnell und einfach das richtige Ergebnis.

    Um dieses Programm zu erstellen, müssen Sie zunächst überlegen, wie Sie diese Aufgabe mathematisch lösen können. Sollten sie sich daran nicht mehr erinnern können, erhalten Sie im Internet Hilfestellung. Wie man den größten gemeinsamen Teiler berechnet, sehen Sie unter anderem hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%B6%C3%9Fter_gemeinsamer_Teiler. Für die Berechnung des größten gemeinsamen Vielfachen können Sie den folgenden Link nutzen: https://de.wikipedia.org/wiki/Kleinstes_gemeinsames_Vielfaches. Die mathematische Vorgehensweise müssen sie dann in einen passenden Algorithmus für Ihr Computerprogramm übertragen.

    Selbstverständlich müssen Sie in Ihrem Programm dem Anwender die Möglichkeit geben, zwei Zahlen einzugeben. Auch hierbei haben Sie je nach Wissensstand die Möglichkeit, die Aufgabe entweder als Konsolenprogramm oder mit einer grafischen Benutzeroberfläche umzusetzen.

  10. Text in Morsesprache übersetzen
    Die Morsesprache revolutionierte im 19. Jahrhundert die Kommunikation. Mithilfe eines Telegrafen war es auf diese Weise möglich, Nachrichten über weite Distanzen hinweg beinahe in Echtzeit zu übermitteln. Mittlerweile hat die Morsesprache in der Technik zwar nur noch eine äußerst geringe Bedeutung, da es inzwischen deutlich effizientere und einfachere Übertragungstechniken gibt. Doch übt diese Kommunikationsform auch heute noch auf viele Menschen eine große Faszination aus.

    Wenn Sie sich für diese historische Technik interessieren, aber keine Lust haben, das komplette Morsealphabet auswendig zu lernen, können Sie Ihren Computer als Übersetzer verwenden. Beinahe alle Programmiersprachen erlauben es, Töne zu erzeugen. Dabei ist es nicht erforderlich, auf die Lautsprecher des Systems zurückzugreifen. In der Regel kann das Motherboard einen Piepton erzeugen, der beispielsweise zum Einsatz kommt, um auf eine Fehlfunktion hinzuweisen. Auf diese Funktion können Sie mit Ihrem Programm zugreifen. Dabei ist es möglich, die Länge und die Frequenz vorzugeben.

    Diese Funktion können Sie nutzen, um einen Text in Morsezeichen umzuwandeln. Dazu müssen Sie den Text zunächst Buchstabe für Buchstabe in das Morse-Alphabet übersetzen. Dazu ist es sinnvoll, zunächst einen Zwischenschritt durchzuführen und für die Morsezeichen Schriftzeichen zu verwenden. Danach können Sie für die entsprechenden Zeichen jeweils einen passenden Piepton erzeugen.

Vielfältige Projekte für die Erweiterung der Programmierkenntnisse

Wenn bei den zehn vorgestellten Projekten eine passende Aufgabe für Sie dabei ist, können Sie sich gleich ans Werk machen und das Programm umsetzen. Wie bereits erwähnt, können Sie bei den meisten Beispielen die Programmiersprache frei wählen.

Die Beschreibungen enthalten hierbei bewusst nur die groben Eckpunkte. Auf diese Weise müssen Sie sich selbst überlegen, auf welche Weise Sie das Programm am besten umsetzen können. Dadurch lernen Sie, ein Problem selbstständig zu lösen. Das stellt eine der wesentlichen Schlüsselqualifikationen für jeden Programmierer dar. Daher ist es sehr wichtig, frühzeitig damit zu beginnen, eigene Projekte zu entwerfen.

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