Inhaltsverzeichnis
3. Programmierung der Algorithmen

3.1. Entwurf der Schnittstelle

Die prozedurale Schnittstelle zur Bibliothek sollte folgende Eigenschaften aufweisen:

• hoher Abstraktionsgrad mit klarer, nachvollziehbarer Funktion der einzelnen Funktionen
• gleichzeitig keine wesentliche Einschränkung der Verwendbarkeit der enthaltenen Algorithmen - weder hinsichtlich der Funktionalität noch hinsichtlich der erzielbaren Laufzeit
• weitgehende Sprachunabhängigkeit

Als allgemeine Datentypen für die Parameter der Funktionen werden dafür benötigt:

• Natürliche Zahlen mit unterschiedlichen Wertebereichen. Die größten auftretenden Typencodes sind nach [1] im Dezimalsystem 19-stellig und können deshalb nicht mit den beim PC üblichen 32 Bit breiten ganzzahligen Variablen gehandhabt werden. Es wird daher unterschieden zwischen den Typen integer (32 Bit) und int64 (64 Bit).
• Ein Typ, der die Klasse der Struktur (Mechanismus, kinematische Kette oder Assur-Gruppe, Anzahl der Glieder) angibt, für die eine Funktion angewendet wird. Der Typ wird TStrukturKlasse genannt.
• Ein Typ zur Speicherung einer Gliedmatrix, TGliedmatrix genannt. Das Verfahren zur Markierung von Gestell und Antrieb bei Mechanismen sowie Verbindungsgliedern bei AGn wird aus [1] übernommen. Bei Mechanismen ist also das erste Glied immer das Gestell und das zweite immer der Antrieb. Bei AGn ist das erste Glied nicht belegt; Verbindungsglieder werden durch ein Gelenk zu diesem Glied gekennzeichnet.

Funktionen zu Typencodes

Folgende zwei Funktionen genügen für die Ver- und Entschlüsselung nach den Algorithmen aus [1]:

• CodeAusGliedmatrix(Klasse: TStrukturKlasse; M: TGliedmatrix; var Code: int64);

• GliedmatrixAusCode(Klasse: TStrukturKlasse; Code: int64; var M: TGliedmatrix);

Funktionen zum Katalog-Zugriff

Da insgesamt nur zehn Kataloge existieren, wird darauf verzichtet, einen besonderen Datentyp für Kataloge einzuführen. Der Speicherplatz für die Kataloge wird statt dessen implizit durch die Bibliothek selbst zur Verfügung gestellt. Über die Schnittstelle zum Anwendungsprogramm werden die Kataloge über einen TStrukturKlasse-Parameter referenziert.

Zunächst ist eine Abfrage der Anzahl der in einem Katalog enthaltenen Typen erforderlich:

• Anzahl(Klasse: TStrukturKlasse): integer;

Weiterhin werden Funktionen benötigt, um einen im Katalog enthaltenen Typencode abzufragen sowie um zu testen, ob und bei welcher Katalognummer ein Code enthalten ist:

• CodeAusNummer(Klasse: TStrukturKlasse; Nummer: integer; var Code: int64);

• NummerAusCode(Klasse: TStrukturKlasse; Code: int64; var Nummer: integer);

Außerdem müssen Funktionen zum Verwalten der Dateien, in denen die Typenkataloge enthalten sind, implementiert werden. Die sind an dieser Stelle aber nicht von Interesse.

Funktionen zum Ableiten und Analysieren von Mechanismen

• Zum Ableiten von MTen aus Kettentypen wird ein zusätzlicher Datentyp benötigt, der das Ergebnis der Ableitung aufnimmt, also Anzahl und Aufbau der einzelnen abgeleiteten MTen sowie ggf. das Ergebnis der Kettenanalyse zur späteren schnellen AGn-Zerlegung. Der Typ wird TBasisKette genannt.

Die Funktion zum Ableiten der MTen:

• MechAbleitZaehlen(Klasse: TStrukturKlasse; KettenAnalyse: boolean; var Basiskette: TBasiskette);

Die Gliedmatrizen der einzelnen MTen können später durch eine weitere Bibliotheksfunktion aus der Basiskette gewonnen werden. Dazu muss in dieser die Gliedmatrix der Kette festgehalten werden. Dieses Feld dient auch als Eingabe für obige Funktion. Die Funktion, die die Gliedmatrix eines abgeleiteten MTen anhand der Basiskette aufstellt, benötigt als weiteren Parameter die laufende Nummer dieses MTs unter allen möglichen Ableitungen der Kette:

• MechAbleit(Klasse: TStrukturKlasse; Basiskette: TBasiskette; nr: integer; var M: TGliedmatrix);

• Für die AGn-Zerlegung ist ein weiterer Datentyp erforderlich, der die Ergebnisse aufnimmt. Das sind im Einzelnen die Anzahl der AGn, die Zugehörigkeit der Glieder des MTs zu den einzelnen AGn sowie die Eigentlichkeit des MTs. Der Datentyp wird TMechInfo genannt.

Außerdem ist es bei der AGn-Zerlegung möglich, die Typencodes der gefundenen AGn zu ermitteln. Die gefundenen Codes werden ebenfalls in der TMechInfo-Struktur abgelegt. Diese Bestimmung der Assur-Codes kostet aber zusätzliche Rechenzeit und sollte sich deshalb über einen Schalter deaktivieren lassen:

• AssurZerlegung(Klasse: TStrukturKlasse; M: TGliedmatrix; AssurCodeBestimmung: boolean; var MechInfo: TMechInfo);

Für die AGn-Zerlegung unter Ausnutzen der Analyse von gemeinsamen kinematischen Ketten ist als zusätzlicher Parameter die Basiskette erforderlich, denn diese enthält die Analysedaten. Die Übergabe der Gliedmatrix des MTs ist in diesem Falle nicht mehr erforderlich, denn er kann aus der Basiskette anhand seiner Ableitungsnummer gewonnen werden:

• MechAbleit_AssurZerlegung(Klasse: TStrukturKlasse; Basiskette: TBasiskette; nr: integer; AssurCodeBestimmung: boolean; var MechInfo: TMechInfo);

Die Funktionsbibliothek sollte natürlich robust gegen Fehler von Seiten des aufrufenden Programms sein. Um solche Fehler anzuzeigen, werden alle Funktionen mit einem logischen Rückgabewert ausgestattet.

3.2. Integration der vorhandenen Daten und Algorithmen