Ein Generator zur Entwicklung
visueller Sprachen
Dissertation
Schriftliche Arbeit zur Erlangung des akademischen Grades
„Doktor der Naturwissenschaften”
im Fachbereich Mathematik-Informatik der Universität Paderborn
vorgelegt von
Matthias Jung
Paderborn, November 2000
Vorwort
Viele liebe Menschen haben es mir durch Ihre Unterstützung ermöglicht, diese
Arbeit erfolgreich abzuschliessen. Bei allen bekanke ich mich, auch wenn ich nur
einige wenige hier namentlich nennen kann.
An erster Stelle bedanke ich mich bei meiner Frau Hana und bei meiner Toch-
ter Elena Madeleine. Beide haben mir durch Ihre Gegenwart und Liebe die doch
manchmal frustrierende Forschungsarbeit erst ermöglicht. Hana hat mir darüber-
hinaus in den schwierigen Zeiten beigestanden, unter anderem indem sie nie die
Hoffnung auf einen erfolgreichen Abschluß der Arbeit aufgegeben und meinen
für sie oft nur schwer verständlichen Erläuterungen zugehört hat.
Uwe Kastens hat mich vor neun Jahren ins Eli-Team, und vor fünf Jahren in
seine Arbeitsgruppe aufgenommen. Er hat den Anstoß zur Beschäftigung mit der
Implementierung visueller Sprachen gegeben. Meine Dankbarkeit gilt dem pro-
duktiven Arbeitsklima, seiner Kritik, seinen Anregungen und seinen Korrektur-
vorschlägen. Dadurch hat er geholfen, diese Dissertation in Form und Inhalt zu
verbessern,auch wenn dies nicht immer angenehm war.
Zusammen mit ihm hat Gerd Szwillus diese Arbeit begutachtet. Auch Gerd
hat wertvolle Tips zur Verbesserung der Arbeit geliefert. Die Gespräche mit ihm
haben mir außerdem Zuversicht gegeben, wenn ich ihrer bedurfte.
Die Mitglieder der Arbeitsgruppe, insbesondere Carsten Schmidt und Michael
Thies haben mir im weiterendurchinteressanteDiskussionen zum Thema der Ar-
beit in wichtigen Augenblicken den notwendigen Dialog ermöglicht. Die Gesprä-
che haben mir geholfen, die oft komplexe Materie zu durchdringen. Sie waren für
mich oft nicht nur klärend, sondern auch entspannend und ermunternd.
Durch ihren unermüdlichen Einsatz bei der systematischen Implementierung
derSpezifikationsmodule habenCarstenSchmidt undChristianSchindlerdie prak-
tische Umsetzungdes VLEli-Systems inbesondererWeise unterstützt. DieZusam-
menarbeit mit den beiden war in jeder Phase interessant und beflügelnd.
Matthias Jung
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Inhaltsverzeichnis
1. Einführung 1
2. Implementieren visueller Sprachen 7
2.1. Visuelle Sprachen und visuelle Programmierung ............ 7
2.1.1. Überblick .............................. 8
2.1.2. Einige visuelle Sprachen ...................... 11
2.1.2.1. Unified Modeling Language .............. 13
2.1.2.2. LabView ......................... 17
2.1.2.3. Prograph ......................... 19
2.1.2.4. Streets ........................... 20
2.1.2.5. Fluß- und Nassi-Shneiderman-Diagramme ..... 22
2.1.3. Entwurf visueller Sprachen .................... 22
2.1.3.1. “Cognitive Dimensions” ................ 23
2.1.3.2. Match-Mismatch-Hypothese .............. 26
2.2. Grundlegende Methoden und Werkzeuge ................ 30
2.2.1. Muster ................................ 31
2.2.2. Attributierte Grammatiken .................... 34
2.2.2.1. Inkrementelle Attributauswerter ........... 36
2.2.2.2. Modularisierung und Wiederverwendung ...... 38
2.2.3. Constraints ............................. 43
2.3. Entwicklungsumgebungen für visuelle Sprachen ............ 44
2.3.1. Universaleditor und visuelle Parser ............... 44
2.3.1.1. Visuelle Parser ...................... 45
2.3.2. Struktureditoren .......................... 46
2.3.3. Grundlagen von Struktureditoren ................ 47
2.3.3.1. Repräsentation der Programme ............ 48
2.3.3.2. Layout ........................... 49
2.3.4. Generatoren von Struktureditoren ................ 50
2.3.4.1. PROGRESS ........................ 51
2.3.4.2. GenGEd .......................... 52
2.3.4.3. VPE ............................ 53
2.3.4.4. GIGAS .......................... 54
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