Podstawy programowania
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 26

Podstawy programowania PowerPoint PPT Presentation


  • 102 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Zachodniopomorska Szkoła Biznesu. Podstawy programowania. Wykład 1: Wprowadzenie. dr inż. Michał Pałczyński [email protected] [email protected] Cele i zakres przedmiotu. Zapoznanie z istotą i metodyką programowania Opanowanie podstawowych technik programowania strukturalnego

Download Presentation

Podstawy programowania

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Podstawy programowania

Zachodniopomorska Szkoła Biznesu

Podstawy programowania

Wykład 1: Wprowadzenie

dr inż. Michał [email protected]@zpsb.szczecin.pl


Cele i zakres przedmiotu

Cele i zakres przedmiotu

  • Zapoznanie z istotą i metodyką programowania

  • Opanowanie podstawowych technik programowania strukturalnego

  • Nabycie umiejętności zapisu algorytmów w wybranym języku programowania

  • Nauka czytania i analizy prostych programów w celu przewidywania ich wyniku oraz poszukiwania błędów

  • Literatura:

Jerzy Grębosz - Symfonia C++ (tom I)

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Co to jest programowanie

Co to jest programowanie

  • Ogólnie:Tworzenie mechanizmów pozwalających na automatyzację pracy danego urządzenia

  • W informatyce:Proces projektowania, tworzenia i poprawianiakodu źródłowego programu z użyciem wybranego języka programowania

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Algorytm a program

Algorytm a program

  • Algorytm - opis czynności, które mają na celu rozwiązanie postawionego problemu lub realizację zadania. Typowe formy zapisu algorytmów to- opis słowny- lista kroków- schemat blokowy- diagramy NS- pseudokod- kod źródłowy programu

  • Program - algorytm zapisany w postaci umożliwiającej (zwykle po przetworzeniu) jego automatyczną realizację za pomocą systemu komputerowego.Postać ta zależy od użytego języka programowania.

  • Kodowanie - proces „tłumaczenia” algorytmu z dowolnej postaci na wybrany język programowania

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Od problemu do programu

Od problemu do programu

  • Sformułowanie problemu (definicja zadania)

  • Analiza problemu

  • Wybór metody (metod) rozwiązania

  • Opracowanie algorytmu

  • Kodowanie (implementacja) programu

  • Testowanie programu

  • Sporządzenie dokumentacji

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Definicje

Definicje

  • Język programowania - Zrozumiały dla komputera sposób przekazywania poleceń przez człowieka.

  • Symbol - najmniejszy element języka

  • Alfabet - zbiór wszystkich symboli danego języka

  • Kod źródłowy programu - napis rozumiany jako ciąg symboli należących do alfabetu

  • Program wykonywalny - kod źródłowy przetworzony na postać zrozumiałą dla komputera

  • Składnia - kolejność występowania symboli w programie

  • Gramatyka - zbiór reguł definiujących zbiór wszystkich możliwych ciągów symboli poprawnych z punktu widzenia danego języka

  • Semantyka - znaczenie poprawnego składniowo ciągu symboli czyli akcja, która została zakodowana

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Cechy program w

Cechy programów

  • Skuteczność - czy program dla różnych danych wejściowych realizuje postawione zadanie

  • Dokładność - stopień, w jakim uzyskane rozwiązanie problemu odpowiada postawionemu celowi

  • Wydajność - odpowiada szybkości działania programu dla określonego sprzętu, na jakim działa.Często jest przedmiotem porównania różnych rozwiązań, czasem odnosi się do wymogów tzw. czasu rzeczywistego

  • Czytelność - odnosi się do kodu źródłowego programu, oznacza zrozumiałość i przejrzystość kodu

  • Zużycie zasobów - konieczność dostępu programu do różnych zasobów sprzętowych systemu, zwłaszcza pamięci RAM

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Klasyfikacje j zyk w programowania

Klasyfikacje języków programowania

  • Paradygmat:

    • Imperatywny, Obiektowy, Funkcyjny, Logiczny

  • Poziom (generacja)

    • Asemblery, Języki wysokiego poziomu, Języki 4 generacji

  • Przeznaczenie

    • Języki ogólnego przeznaczenia i specjalizowane

  • Tryb interpretacji

    • Języki interpretowane i kompilowane

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Poziom j zyka kod maszynowy i asembler

Poziom języka:Kod maszynowy i asembler

  • Zależność od sprzętu (procesora), nieprzenośność

  • Wysoka wydajność

  • Duża pracochłonność tworzenia programów

Przykładowy fragmentInterpretacja w postaci

programu w pamięci:symboli asemblera

8D 7D C0leaedi,[ebp-40h]

B9 10 00 00 00 movecx,10h

B8 CC CC CC CC moveax,0CCCCCCCCh

F3 AB repdword ptr [edi]

C6 05 D8 25 42 00 0Amov byte ptr [c (004225d8)],0Ah

A0 D8 25 42 00 mov al,[c (004225d8)]

04 05 add al,5

A2 D8 25 42 00 mov [c (004225d8)],al

B8 01 00 00 00 mov eax,1

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Poziom j zyka j zyki wysokiego poziomu 3g

Poziom języka:Języki wysokiego poziomu (3G)

  • Dużo większa zrozumiałość tekstu programu dla człowieka niż w przypadku asemblera

  • Możliwość operowania zarówno na prostych danych, jak i tworzenia złożonych struktur

  • Konieczność przetworzenia kodu źródłowego na postać wykonywalną (kod maszynowy)

  • Przenośność

  • Stosunkowo duża wydajność przy dużo krótszym czasie tworzenia programu niż dla asemblera

  • Duża uniwersalność w porównaniu z językami 4G

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Poziom j zyka j zyki wysokiego poziomu 3g c d

Poziom języka:Języki wysokiego poziomu (3G) - c.d.

  • Poprzedni fragment programu zapisany w języku C++:

    c=10;

    c+=5;

    return 1;

  • Fragment innego programu w języku Pascal:

    for i:=1 to N do

    begin

    for j:=1 to m do

    write(macierz[i,j]:4);

    writeln;

    end;

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Poziom j zyka j zyki wysokiego poziomu 3g c d1

Poziom języka:Języki wysokiego poziomu (3G) - c.d.

  • Przykładowe języki wysokiego poziomu to:

    • - C, C++, C#

    • - Pascal, Fortran, Cobol, Algol

    • - Java, Python

    • - Basic

    • - PHP

    • - SmallTalk

    • - HTML

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Poziom j zyka j zyki czwartej generacji 4g

Poziom języka:Języki czwartej generacji (4G)

  • Instrukcje symbolizują bardzo złożone działania

  • Bardzo krótki kod źródłowy(kilka linijek programu może odpowiadać nawet tysiącom linii kodu w języku 3G)

  • Specjalizacja

  • Przykładowe języki:

    • SQL

    • Matlab

    • TEX, LATEX

    • PostScript

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Tryby wykonania programu interpretacja i interpreter

Tryby wykonania programu:Interpretacja i interpreter

  • Interpreter - system pobierający instrukcje kodu źródłowego, dekodujący je i wykonujący na bieżąco (po jednej). Jego obecność w pamięci jest niezbędna do wykonania programu.

  • Umożliwia to programiście interaktywną pracę poprzez podawanie pojedynczych rozkazów.

  • Niska wydajność (konieczność dekodowania poleceń)

  • Typowe języki interpretowane:

    • BASIC

    • Większość języków 4G

    • Języki skryptowe

    • Polecenia systemu operacyjnego

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Tryby wykonania programu kompilacja i kompilator

Tryby wykonania programu:Kompilacja i kompilator

  • Kompilator - program „tłumaczący” kod źródłowy w całości na postać wykonywalną. Zwykle odbywa się to w 4 etapach:

    • Analiza leksykalna - kontrola poprawności oraz rozpoznanie poszczególnych symboli (znaków) kodu źródłowego

    • Analiza składniowa (syntaktyczna) - analiza i kontrola poprawności kodu źródłowego pod względem zgodności z gramatyką języka

    • Analiza semantyczna - analiza znaczenia (sensu) poszczególnych struktur programu (częściowa kontrola)

    • Generacja kodu - tworzenie kodu maszynowego, przeznaczonego na konkretną platformę sprzętową, realizującego zapisany program

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Tryby wykonania programu kompilacja i kompilator c d

Tryby wykonania programu:Kompilacja i kompilator - c.d.

  • Wysoka wydajność

  • Możliwości optymalizacji kodu

  • Brak możliwości pracy interaktywnej

  • Postać skompilowana jest samodzielnym programem i do wykonania nie wymaga obecności innych programów

  • Przykładowe języki kompilowane:

    • Większość języków wysokiego poziomu, w tym C, C++, Pascal

  • Szczególnym przypadkiem są koncepcje typu Java lub .NET, gdzie kod źródłowy podlega skompilowaniu do tzw. postaci pośredniej, która do pracy wymaga specjalnego programu zwanego maszyną wirtualną

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Tryby wykonania programu maszyna wirtualna

Tryby wykonania programu:Maszyna wirtualna

  • Nowe koncepcje programowania (np. Java) wprowadziły tryb pracy polegający na:

    • kompilacji programu do postaci pośredniej,niezrozumiałej bezpośrednio dla komputera ale niezależnej od platformy sprzętowo-programowej

    • interpretacji i wykonaniu programu w postaci pośredniej przez zainstalowany program, zwany maszyną wirtualną

  • Języki wykorzystujące ten tryb pracy to:

    • Java (Java Virtual Machine)

    • C# (.NET)

    • Python

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Paradygmaty programowania

Paradygmaty programowania

  • Programowanie imperatywne:Program to sekwencja poleceń wpływających na stan maszyny aż do uzyskania oczekiwanego wyniku

  • Programowanie obiektowe:Program to zbiór obiektów porozumiewających się ze sobą. Obiekty to dane oraz operacje, jakie można na tych danych wykonać

  • Programowanie funkcyjne:Program to funkcja, której wynik należy obliczyć. Z reguły bazuje ona na wynikach innych funkcji

  • Programowanie logiczne:Program to zbiór przesłanek i hipoteza, którą należy udowodnić

Podstawy programowania - Wprowadzenie


J zyki proceduralne i funkcyjne

Języki proceduralne i funkcyjne

  • Są to podstawowe odmiany języków, pozwalające na programowanie strukturalne.

  • Procedura - fragment kodu programu opatrzony nazwą, który można wywoływać poprzez jej podanie

  • Funkcja - od procedury różni ją jedynie fakt zwracania wartości określonego typu

  • Definiowanie takich struktur pozwala na budowanie większych, złożonych programów z gotowych elementów

  • Program jest zazwyczaj ciągiem deklaracji oraz instrukcji lub wyrażeń

Podstawy programowania - Wprowadzenie


J zyki obiektowe

Języki obiektowe

  • Podstawowymi elementami języka obiektowego są:

    • Klasa - opis formalny zestawu danych oraz operacji, jakie można wykonać na tych danych

    • Obiekt - konkretny egzemplarz danej klasy

  • Możliwości definiowania klas obejmujące:

    • Zawieranie się innych klas wewnątrz danej klasy

    • Dziedziczenie, oznaczające zdefiniowanie podklasy

      powodują, że sposób definiowania struktur danych jest zbliżony do ludzkiego postrzegania obiektów świata rzeczywistego

  • Duża efektywność tworzenia złożonych systemów

  • Wymagają specyficznego podejścia przy projektowaniu oprogramowania

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Dlaczego c

Dlaczego C++?

  • Uniwersalność (język ogólnego przeznaczenia)

  • Możliwość programowania zarówno strukturalnego jak i obiektowego

  • Język wysokiego poziomu, ale z możliwościami dostępu do zasobów sprzętowych

  • Wydajność kodu wynikowego

  • Przenośność (w części niezależnej od systemu)

  • Liczne biblioteki

  • Popularność

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Budowa programu wykonywalnego

Budowa programu wykonywalnego

  • Główne typy plików związane z C++:

    • Moduł źródłowy (.CPP)

    • Plik nagłówkowy (.H)

    • Biblioteka statyczna (.LIB)

    • Skompilowany moduł (.OBJ)

    • Program wykonywalny (.EXE) (na platformie PC)

    • Biblioteka dołączana dynamicznie (.DLL)

  • Zwykle programista tworzy pewną liczbę modułów oraz plików nagłówkowych

  • Następnie uruchamia on kompilator, który tworzy plik wykonywalny programu

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Tworzenie programu wykonywalnego

Tworzenie programu wykonywalnego

.H

.H

.H

.H

.CPP

.CPP

.LIB

.LIB

Kompilacja

Kompilacja

.OBJ

.OBJ

Konsolidacja (linkowanie)

.EXE, .LIB lub .DLL

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Systemy sdk sofware development kit

Systemy SDK (Sofware Development Kit)

  • Wspomaganie dla tworzenia złożonych projektów

  • Kontrola nad procesem tworzenia programu wykonywalnego, prezentacja błędów i ostrzeżeń

  • Wspomaganie pisania kodu źródłowego

    • Podświetlanie kolorami poszczególnych symboli

    • „Podpowiadanie” kolejnych elementów programu

    • Wyświetlanie informacji o wskazanym symbolu

  • Kontekstowa pomoc dotycząca wybranego języka programowania

  • Biblioteki standardowe i dodatkowe (w tym GUI)

  • Debugger

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Komunikaty o b dach kompilacji

Komunikaty o błędach kompilacji

  • Podczas kompilacji generowane są komunikaty:

    • Błędów (Error) - wskazują miejsca w programie niezgodnez alfabetem lub gramatyką języka i niemożność dokonania pełnej kompilacji.

    • Ostrzeżeń (Warning) - wskazują miejsca, które pomimo poprawności leksykalnej i składniowej, nasuwają przypuszczenie, że programista popełnił błąd semantyczny, a program może działać błędnie

  • Błąd wskazywany jest za pomocą numeru linii lub bezpośrednio w tekście programu i zwykle pokazuje początek fragmentu, który nie odpowiada specyfikacji języka. W rzeczywistości często zdarza się, że właściwy błąd popełniono znacznie wcześniej.

Podstawy programowania - Wprowadzenie


Co to jest debugger

Co to jest Debugger?

  • Debugger - (ang. bug - pluskwa - błąd) program umożliwiający interaktywne śledzenie wykonania programu znacznie ułatwiając odnalezienie źródeł błędów. Typowe możliwości debuggera:

    • Ręczne uruchamianie kolejnych instrukcji (trace into, step over)

    • Ustawianie tzw. pułapek (breakpoints)

    • Wyświetlanie wartości dowolnych wyrażeń (watch)

    • Zatrzymanie programu na dowolnym etapie

  • Użycie debuggera wymaga włączenia do programu wykonywalnego dodatkowych informacji na etapie jego kompilacji

Podstawy programowania - Wprowadzenie


  • Login