Automatischer Abgleich und Bewertung von Programmablaufplänen

Abstract

Programmablaufpläne dienen bei der Vermittlung von Kenntnissen zur Programmierung als Hilfsmittel, um das Verständnis für Kontroll- und Datenflüsse beim Ablauf von Programmen zu überprüfen. Dies erfolgt häufig durch eine Umsetzung des Plans in ein lauffähiges Programm und anschließendem Abgleich auf Übereinstimmung. Um diesen Abgleich und eine Bewertung der abgegebenen Leistung möglichst effizient und zeitnah vornehmen zu können, bedarf es einer automatisierten Lösung. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Lösungsansatz auf Basis der Graphentheorie zu entwickeln und prototypisch umzusetzen. Dabei sollen die Repräsentation von Programm und Ablaufplan als Kontrollflussgraphen auf Ähnlichkeit untersucht und Bewertungen auch für teilkorrekte Umsetzungen vorgenommen werden können. Eine auftretende Schwierigkeit dabei ist es, den Unterschied im Abstraktionsgrad der Anweisungen in beiden Graphen zu überwinden und diese auf geeignete Weise vergleichbar zu machen. Im Verlauf dieser Arbeit werden Ansätze geliefert, wie Programm und Programmablaufplan als Kontrollflussgraphen in ein geeignetes Vergleichsformat gebracht werden können, wie auf Basis dieses Formats eine strukturelle Analyse durch Ermittlung gemeinsamer Untergraphen erfolgt und wie durch Berechnung der Graph-Edit-Distanz eine Grundlage für die Bewertung geschaffen wird. Darüber hinaus wird eine Metrik erarbeitet, welche die Schwierigkeit der Vergleichbarkeit von Anweisungen behandelt. Als Ergebnis steht eine prototypische Umsetzung dieser Ansätze für den Abgleich und die Bewertung für einfache C-Programme und zugehörige Programmablaufpläne, welche im Umfeld der Hochschularbeit zum Einsatz kommen kann, um studentisches Verständnis im Rahmen der Einführungsveranstaltungen für die Programmierung effektiv zu überprüfen.