DTP Základy programování Úvod do předmětu

Transkript

1 DTP Základy programování 01 - Úvod do předmětu

2 Úvod Co již umíte? Plán předmětu Studijní materiály Způsob ukončení předmětu

3 Základní pojmy I. Řešený problém: Řešeným nebo zpracovávaným problémem je konkrétní problém z reálného, materiálního světa nebo abstraktní problém, který je produktem lidského intelektu Algoritmus: Algoritmus je postup řešení daného problému. Postup sestává z jednotlivých dílčích kroků. Jestliže se dílčí kroky algoritmu provádějí výlučně jeden po druhém, je algoritmus sekvenční. Je-li přípustné, aby se některé kroky algoritmu prováděly současně, je algoritmus paralelní. Vlastnosti: - determinismus (je jednoznačně dáno pořadí kroků) - obecnost (je vhodný pro celou třídu problémů) - resultativnost (vede ke správnému řešení) -konečnost (konečný počet kroků)

4 Základní pojmy II. Datová struktura: je abstraktní vyjádření zúčastněných vlastností (atributů) prvků (elementů) řešeného problému. Např. pro prvek student a problém studijní IS datová struktura informace o jménu, datu narození, oboru studia, výsledcích, Správnost algoritmu: je stanovení oborů hodnot proměnných a vztahů mezi proměnnými pro každý příkaz programu. Vztahy se vyjadřují tvrzeními (logickými výroky), vztahujícími se k jednotlivým místům programu a nezávislými na cestě, po níž se k danému místu postup valgoritmu dostane. (* Platí antecedence P *) S; (* Platí konsekvence Q *) Důkaz správnosti může být velmi složitý a nespadá vždy do problematiky algoritmizace (ale např. do oblasti numerické matematiky apod.)

5 Základní pojmy III. Složitost: Kritérium pro objektivní hodnocení dvou různých algoritmů. Nejčastěji časová a prostorová složitost jako funkce velikosti vstupních dat. Asymptotická časová složitost: - Ο(f(n)) Omikron notace Horní hranice (nejhorší případ) - Θ(f(n)) Theta notace průměrný odhad - Ω(f(n)) Omega notace Dolní hranice (nejlepší případ) Př.: O(c), O(log(n)), O(n), O(n*log(n)), O(n^2), O(n^3), O(k^n)

6 Programovací jazyky Programovací jazyk: prostředek pro zápis algoritmů, jež mohou být provedeny na počítači. Zápis algoritmu ve zvoleném programovacím jazyce se nazývá program. Programovací jazyk je tedy komunikačním nástrojem mezi programátorem, který v programovacím jazyce formuluje postup řešení daného problému, a počítačem, který program vykonává. Programovací jazyk je soubor pravidel pro zápis algoritmu, odborně řečeno se jedná o formální jazyk. Programovací jazyk má svoje lexikální jednotky, syntaktickou stavbu i sémantiku. V praxi existuje poměrně malý počet konceptů zahrnující stovky jazyků, které byly navrženy nebo implementovány. Nejlepší cesta jak se naučit programovací jazyk je používáním. Zkoušením využívat jazyk k řešení problémů. Psaním malých testovacích programů, na vyzkoušení si základních úloh.

7 Dělení programovacích jazyků Nižšíprogramovacíjazyky(low level languages): - strojový kód jediný kterému počítač přímo rozumí (je závislý na konkrétním procesoru a jeho instrukční sadě) (0xCD 0x21) - Jazyk symbolických adres (assembly language, assembler - překladač) strojově závislý, pro programátory přístupnější, pojmenování adres a instukcí mov al, 61h Vyšší programovací jazyky zavádějí mnohem větší stupeň abstrakce a obecně nejsou přímo závislé na konkrétním procesoru (jejich překladač ano) Dělení podle způsobu překladu: - kompilované překladač (compiler) převádí zdrojový kód na strojový kód (spustitelný program), ten je pak možné na cílovém počítači přímo provádět - interpretované jazyk se nepřekládá dopředu, ale řeší se až při požadavku na spuštění (pouze se interpretují, částečně překládají do mezikódu nebo i kompletně překládají) pomalejší

8 Vyšší programovací jazyky I. Procedurální programovací jazyky (imperativní) sekvenční provádění instrukcí a procedur s využitím příkazů pro řízení toku programu - strukturované algoritmus je rozdělen na podproblémy implementované s využitím strukturovaných datových typů a řídících struktur (posloupnost příkazů, větvení, cykly) Např. C, Pascal -objektově-orientované programování (OOP) založeno na objektech (data + metody) a vztazích mezi nimi. Definovány jako třídy, kdy objekt je její instancí. Vlastnosti: Abstrakce, zapouzdření, dědičnost, polymorfismus. Objektově orientovaný přístup zahrnuje i metody analýzy a návrhu programu Kromě čistě OO jazyků (např. Smalltalk) je většinou možné využít i klasického (strukturovaného) přístupu (C++)

9 Vyšší programovací jazyky II. Funkcionální programovací jazyky řeší algoritmů vyhodnocováním nebo aplikací funkcí na známé hodnoty. Celý program je chápán jako funkce a výsledek je výraz v normální formě. Základem je výpočtový model - λ-kalkul. Př. LISP (list processing) Logické programovací jazyky program se skládá z množiny tvrzení a jejich odvozování a dokazování. Např. PROLOG (založen na predikátové logice 1. řádu)

10 Prostředky strukturovaných programovací jazyků I. Proměnné a konstanty slouží k práci s hodnotami. Mají svůj datový typ a svoji identifikaci. Datový typ - říká druh možných dat (obor hodnot) a přípustné operátory. - jednoduché (int, char, ) - složené (array, string, ) Př.: int cislo; Operátory určuje jaká operace se bude provádět (+, -, *, &&, ) Výraz skládáse z proměnných konstant a operátorů (a+b, cislo1 < cislo2, ) Příkaz proveditelný výraz (vracející hodnotu) Např.: vysledek = cislo1 + cislo2;

11 Prostředky strukturovaných programovací jazyků II. Větvení v závislosti na podmínce (vyhodnocení výrazu) dojde odlišnému provádění dalších příkazů Př.: if (a>5) příkaz1; else příkaz2; Cykly provádění části kódů opakovaně (většinou se změněnými hodnotami proměnných) Př.: while (c>='0' && c<='9') { } Funkce: - standardní které nabízí sám jazyk ( printf( Hello ); ) - uživatelské definované programátorem Funkce jsou zaváděny k přehlednějšímu strukturovanému kódu (jedná se prostě o uzavřený celek kódu k určitému účelu) a umožňují opakované volání s různými parametry (jejich počet a typ musí souhlasit při deklaraci funkce i jejím volání) Např.: int secti(int a, int b) { return (a+b); } vysledek = secti(5,8);

12 Příklad programovacích jazyků C: #include <stdio.h> int main(void) { printf( Hello, World\n ); return 0; } C (jinak): #include <stdio.h> void main() { char* msg="hello World!"; puts(msg); } PASCAL program Hello(Output); begin Writeln( Hello World ); End. C++: #include <string.h> #include <stdio.h> class Message { private: char msg[50]; public: Message(char* s) {strcpy(msg,s);}; void print() {puts(msg);}; }; void main() { m = new Message("Hello World!"); m->print(); delete m; } C++ (neobjektová varianta) #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string msg("hello World!"); cout << msg; return 0; } LISP: ( (setq msg "Hello World") (print 'msg)) PROLOG: Message is "Hello World" Message?

13 Zásady psaní programů Vhodně pojmenovávat identifikátory Vhodně strukturovat kód (používání uživatelských funkcí apod.) Přehledně upravovat zdrojový kód (odsazování apod.) Psát komentáře!

14 Překlad Řádkovým příkazem: Q:\gcc.exe hello.c -o hello.exe -std=c99 -Wall - pedantic W Q:\hello.exe Pomocí makefile (textový soubor s příkazy a parametry překladu, překlad se pak volá příkazem make ) Pomocí IDE (Integrated development environment) vývojové prostředí s možnostmi překladu a ladění programů

15 Vývojová prostředí I. III.

16 Vývojová prostředí II.

17

18 KONEC Děkuji za pozornost DOTAZY? Příště