Inf_ZIP - wykład 1-2

Informatyka

Programowanie w VBA

Wykład 1(2)

Jerzy Duda, 2010

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Zakres wykładów (1)

Programowanie, j

zyki programowania

definicje

historia

Definiowane j

zyka formalnego

składnia a semantyka

notacja BNF, EBNF

Paradygmaty programowania

imperatywny/proceduralny

funkcyjny

obiektowy

programowanie w logice

Translatory i interpretery

kompilator, preprocesor, asembler

interpreter, maszyna wirtualna

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Zakres wykładów (2)

Sposoby reprezentacji liczb

arytmetyka binarna

liczby całkowite

liczby zmiennopozycyjne

Podstawowe struktury danych

dane elementarne

dane zło

one

tablice

struktury

rekordy

Nieregularne struktury danych

listy

stosy

kolejki

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Zakres wykładów (3)

Algorytmy

poj

cie algorytmu

zło

ono

ść

obliczeniowa

algorytmy iteracyjne i rekurencja

podstawowe algorytmy sortowania

wyszukiwanie binarne

drzewa

haszowanie

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Zakres wykładów (4)

Programowanie obiektowe

klasy

wła

ciwo

ci i metody

konstruktory i destruktory

hermetyzacja

dziedziczenie

polimorfizm

modyfikatory widoczno

klasy abstrakcyjne

programowanie obiektowe z wykorzystaniem VBA

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Literatura

Algorytmy

S. Harris, J. Ross: Algorytmy. Od podstaw, Helion 2006
(Wrox)

G.T. Heineman, G. Pollice, S. Selkow: Algorytmy.
Almanach, Helion 2010

VBA

M. Lewandowski: Tworzenie makr w VBA dla Excela
2003/2007.

wiczenia, Helion 2007

J. Walkenbach: Excel 2003 PL. Programowanie w VBA.
Vademecum profesjonalisty, Helion 2004

A. Osyczka, R. Jankowski, I. Skalna, P. Krajewski:
Visual Basic dla Aplikacji, AGH Uczelniane Wydawnictwa
Naukowo-Techniczne 2006

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Dlaczego warto programowa

Programowanie

dobra zabawa

zaj

cie twórcze

liwo

ść

wyra

ania abstrakcyjnych idei w namacalnej formie

ródło pozytywnych nawyków

uwa

ne czytanie

lenie analityczne

twórcza synteza

zdolno

ść

dostrzegania szczegółów

dy powinien nauczy

, jak projektowa

oprogramowanie

ródło: Felleisen, Findler, Faltt,Krishnamurthi: „Projektowanie oprogramowania. Wst

p do programowania i techniki komputerowej”, Helion 2003

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Program komputerowy (1)

Niklaus Wirth

ALGORYTMY + STRUKTURY DANYCH = PROGRAMY

Programy stanowi

skonkretyzowane sformułowania abstrakcyjnych

algorytmów na podstawie okre

lonej reprezentacji i struktury danych

Fundacja na rzecz Wolnej Infrastruktury Informacyjnej (FFII)

Program komputerowy oznacza sposób przetwarzania danych, które je

li s

poprawnie opisane, mo

e by

wykonywany przez komputer

Słownik PWN

Program to ci

g instrukcji napisanych w j

zyku zrozumiałym dla komputera

J. Barta i R. Markiewicz

Program to zestaw instrukcji (rozkazów) przeznaczonych do u

ycia

bezpo

rednio lub po

rednio w komputerze w celu osi

gni

cia okre

lonego

rezultatu

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Program komputerowy (2)

Knuth Donald E. „Sztuka programowania”

Program to wyra

enie metody obliczeniowej w j

zyku

komputerowym

metoda obliczeniowa – procedura przekształcaj

ca dane wej

ciowe

w wynik za pomoc

jednoznacznie zdefiniowanych, elementarnych

kroków

Program komputerowy – podstawowe rodzaje kodu

kod

ródłowy – stanowi

cy zapis w okre

lonym j

zyku

programowania; zrozumiały dla człowieka (dalej kompilowany lub
interpretowany)

kod wykonywalny – zrozumiały dla maszyny; gotowy do wykonania
przez maszyn

(posta

binarna)

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie komputerowe

Słownik W. Kopali

skiego:

Proces sporz

dzania dokładnego zestawu instrukcji potrzebnych na to, aby

komputer mógł spełni

okre

lone zadanie; zestaw ten obejmuje wybór (a.

wynalezienie) stosownego algorytmu, kodowanie i testowanie

Programowanie to proces projektowania, tworzenia i poprawiania kodu

ródłowego programów komputerowych [Wikipedia]

Etapy tworzenia oprogramowania (in

ynieria oprogramowania):

analiza wymaga

systemowych

specyfikacja aplikacji

architektura systemu informatycznego

programowanie (implementacja)

kompilacja oprogramowania

testowanie oprogramowania

dokumentacja programu

integracja

piel

gnacja oprogramowania

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

zyk programowania

zyk słu

Ŝą

cy do dialogu pomi

dzy programist

a komputerem,

przeznaczony do opisu danych oraz algorytmów ich
przetwarzania

zyk programowania to usystematyzowany sposób

przekazywania komputerowi polece

do wykonania [wikipedia]

HOPL: system kodowania, który umo

liwia stworzenie programu

Niektórzy zaw

ęŜ

to poj

cie tylko do j

zyków spełniaj

cych

warunek tzw. kompletno

ci Turinga

zyki programowania klasyfikuje si

ze wzgl

du na

paradygmaty

generacj

implementacj

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Troch

historii

Encyklopedia History
of Programming
Languages wylicza
8512 j

zyków

programowania

Ludzko

ść

wiecie

ywa obecnie

ok. 6-7 tysi

cy j

zyków

www.99-bottles-of-beer.net
program w 1318 j

zykach

ródło rysunku: http://users.skynet.be/averkeyn/computer/histlang.html

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (1)

1943

– pierwszy j

zyk Plankalkül

opracowany przez Konrada Zuse
(Bawaria); publikacja w 1948;
brak implementacji

1952

– pierwszy kompilator – j

zyk Autocode na komputer Mark 1

opracowany przez Alicka Glennie’a (Univ. of Manchester)

ródło kodów: "Hello, World!" in 66 Programming languages”, http://www.scribd.com/doc/2276844

R1.1(V0[:sig]) => R0
R1.2(V0[:m x sig]) => R0
0 => i | m + 1 => j
[W [ i < j -> [ R1.1(V0[i: m x sig]) => R0 | i + 1 => i ] ] ]
END
R1.3() => R0
'H';'e';'l';'l';'o';',';' ';'w';'o';'r';'l';'d';'!' => Z0[: m x sig]
R1.2(Z0) => R0
END

org 100h
start:

mov ah, 9
mov dx, hello
int 21h
mov ax, 4C00h
int 21h

hello

db 'Hello World!','$'

Assembler (Intel)

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (2)

1954

– Fortran (FORmula TRANslator system) - John Backus i inni

naukowcy z IBM; Fortran II (1958) wprowadza p

tle, funkcje i

procedury

1958

– LISP (LISt Processing)

– składnia nawiasowa

C Fortran: Hello, world!

PROGRAM HALLO
WRITE (*,100)
STOP

100 FORMAT ('Hello, world!')

END

;;; Common Lisp: "Hello, world!"
(defun helloworld ()

(print "Hello, world!")

)(helloworld)

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (3)

1960

– Cobol (COmmon Business Oriented Langage) - COnference

on DAta SYsystems Language; wprowadzenie rekordów

1964

– Basic (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code)

- John Kemeny i Thomas Kurtz

1970

– Pascal opracowany przez

Niklausa Wirtha – programowanie
strukturalne

10 REM BASIC: "Hello, world!"
20 PRINT "Hello, world!"

program HelloWorld;
(* Pascal: Hello, world! *)
begin

WriteLn('Hello, world!');

end.

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (4)

1972

– J

zyk C opracowany w 1972 r. przez Dennisa Ritchiego z

Bell Telephone Laboratories dla systemu Unix

1972

– Smalltalk - pierwszy j

zyk zorientowany obiektowo

(podstawy OOP Simula – 1962)

1972

– PROLOG - programowanie w logice (Francja)

pocz

tek lat 1970

– SQL opracowany w IBM SEQUEL (Structured

English Query Language)

/* Hello world */
#include <stdio.h>

int main(void)
{

printf("Hello, world!\n");
return 0;

}

% Prolog: "Hello, world!"
?- write('Hello, world!') , nl .

-- SQL: "Hello, world!"
SELECT 'Hello, world!' AS message;

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (5)

1983

– C++; C with Classes opracowany przez Bjarne’a Stroustrupa

(1979); bazowany na C i Simuli

1991

– Java stworzona przez Jamesa Goslinga, programist

Sun

(pierwotnie jako Oak); Java 1.0 (1995) - Write Once, Run Anywhere

#include <iostream>
using namespace std;

int main() // Hello World
{

cout << "Hello, World!" << endl;
return 0;

}

class HelloWorld
{

public static void main(String args[])
{

System.out.println("Hello, World!");

}

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Historia j

zyków (6)

1993

– Ruby stworzony przez Yukihiro "Matz" Matsumoto; oparty na

wielu paradygmatach

1995

– PHP (PHP: Hypertext Preprocessor) opracowany pierwotnie

przez Rasmusa Lerdorfa (Dania)

2000

– C# opracowany przez Microsoft (zespół Anders Hejlsberga)

jako cz

ęść ś

rodowiska .NET; zaaprobowany jako standard przez

ECMA oraz ISO

using System;

class HelloWorld
{

public static void Main(string[] args)
{

Console.WriteLine("Hello, World!");

}

<?php // PHP: "Hello, world!"
echo "<html><body>"."Hello, world!"."</body></html>"; ?>

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Popularno

ść

zyków – TIOBE

ródło: http://www.tiobe.com

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Paradygmaty programowania

Programowanie imperatywne (1)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

Najbardziej pierwotny sposób programowania, w którym program
postrzegany jest jako ci

g polece

dla komputera

Obliczenia to sekwencja polece

zmieniaj

cych krok po kroku stan

maszyny, a

do uzyskania oczekiwanego wyniku

Stan maszyny to zawarto

ść

całej pami

ci oraz rejestrów

i znaczników procesora

Ten sposób patrzenia na programy zwi

zany jest

z budow

sprz

tu komputerowego o architekturze von Neumanna,

w którym poszczególne instrukcje to wła

nie polecenia zmieniaj

stan

Demo:

http://osilek.mimuw.edu.pl/images/9/91/kontener.html?
nazwa_animacji=/images/7/71/Pp-1.1.1

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie imperatywne (2)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

zyki wysokiego poziomu — takie jak Basic czy C — posługuj

pewnymi abstrakcjami, ale wci

ąŜ

odpowiadaj

paradygmatowi

programowania imperatywnego

Instrukcje podstawienia działaj

na danych pobranych z pami

ci i

umieszczaj

wynik w tej

e pami

ci, za

abstrakcj

komórek pami

zmienne

Sub Pierwszy
Dim s as Integer
Dim n as Integer
n = InputBox()
s = 1
For i = 2 To n

s = s * i
MsgBox(s)

Next i
End Sub

int main()
{

int i, n, s;

n=scanf("%d",&n);
s = 1;
for(i=2;i<=n;i++)

{s*=i;

printf("%d",s);}

return 0;

}

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie proceduralne
i strukturalne

ródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Programowanie_strukturalne

Programowanie proceduralne

to paradygmat programowania

zalecaj

cy dzielenie kodu na procedury, czyli fragmenty

wykonuj

le okre

lone operacje

Procedury nie powinny korzysta

ze zmiennych globalnych

(w miar

liwo

ci), lecz pobiera

i przekazywa

wszystkie dane

(czy te

wska

niki do nich) jako parametry wywołania

Programowanie strukturalne

to podzbiór programowania

proceduralnego zalecaj

ce:

stosowanie konstrukcji j

zyka takich jak p

tle (

WHILE

) i

instrukcje warunkowe (

IF ELSE

)

unikanie instrukcji

GOTO

i wielokrotnych punktów wej

cia i

wyj

cia z kodu danego podbloku programu

(Inna definicja:) paradygmat zalecaj

cy hierarchiczne dzielenie kodu

na moduły, które komunikuj

jedynie poprzez dobrze okre

lone

interfejsy

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Dekompozycja funkcjonalna

Hierarchiczny podział systemu (programu) na bloki
funkcyjne (operacje, procedury, moduły)

dy z bloków:

wykonuje okre

lone zadanie dla systemu

ma jasno zdefiniowane wej

cia i wyj

cia

e by

traktowany oddzielnie w stosunku do pozostałych

bloków

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie obiektowe (1)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

W programowaniu obiektowym program to zbiór porozumiewaj

cych

ze sob

obiektów

Obiekty to jednostki zawieraj

ce pewne dane i umiej

ce wykonywa

na nich pewne operacje

cech

jest tu powi

zanie danych (czyli stanu) z operacjami

na nich (czyli poleceniami) w cało

ść

, stanowi

odr

jednostk

– obiekt

Cech

nie mniej wa

jest mechanizm dziedziczenia, czyli

liwo

ść

definiowania nowych, bardziej zło

onych obiektów, na

bazie obiektów ju

istniej

cych

Demo:

http://osilek.mimuw.edu.pl/images/9/91/kontener.html?
nazwa_animacji=/images/e/ef/Pp-1.1.2

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie obiektowe (2)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

Zwolennicy programowania obiektowego uwa

e ten

paradygmat dobrze odzwierciedla sposób, w jaki ludzie my

wiecie

Przykłady j

zyków: Smalltalk, C++, Java, C#

public class Student {

String nazwisko;
String imie;
int ocena;
long nrIndeksu;

void ocen(int o);
{

this.ocena = o;

}

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie funkcyjne (1)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

Program to po prostu zło

ona funkcja (w sensie matematycznym),

która gdy otrzyma dane wej

ciowe wylicza pewien wynik

Brak stanu maszyny: nie ma zmiennych, a co za tym idzie nie ma

adnych efektów ubocznych

Nie ma te

imperatywnych z natury, tradycyjnie rozumianych p

tli

(wymagaj

np. zmiennych do sterowania ich przebiegiem)

Demo:

http://osilek.mimuw.edu.pl/images/9/91/kontener.html?
nazwa_animacji=/images/9/93/Pp-1.1.3

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie funkcyjne (2)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/; Wikipedia

Konstruowanie programów to składanie funkcji, zazwyczaj
z istotnym wykorzystaniem rekurencji

(defun factorial (n)

(if (<= n 1)

(* n (factorial (- n 1)))))

let rec factorial n =

if n = 0
then 1
else n * factorial (n - 1)

System.Console.WriteLine(factorial anInt)

Przykłady j

zyków: Lisp, Scheme, ML (bakusa), Haskell,

Lisp

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie logiczne (1)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

Na program składa si

zbiór zale

ci (przesłanki, predykaty) i

pewne stwierdzenie (cel, konkluzja)

Wykonanie programu to próba udowodnienia celu w oparciu o
podane przesłanki

Obliczenia wykonywane s

niejako „przy okazji” dowodzenia celu

Podobnie jak w programowaniu funkcyjnym, nie „wydajemy
rozkazów”, a jedynie opisujemy, co wiemy i co chcemy uzyska

Demo:

http://osilek.mimuw.edu.pl/images/9/91/kontener.html?
nazwa_animacji=/images/d/dc/Pp-1.1.4

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie logiczne (2)

ródło: Małgorzata Moczurad, Włodzimierz Moczurad: Paradygmaty programowania, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

ojciec(jan, jerzy).
ojciec(jerzy, janusz).
ojciec(jerzy, józef).
dziadek(X, Z) :- ojciec(X, Y), ojciec(Y, Z).
?- dziadek(X, janusz).

Przykłady: PROLOG, Mercury, Oz

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Programowanie sterowane
zdarzeniami

ródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Event-driven_programming

Przepływ w programie zale

y od akcji u

ytkownika (klikni

cie

myszki, naci

cie klawisza) lub wiadomo

ci z innych

programów

W programowaniu wsadowym przepływ jest okre

lony przez

programist

Wersja wsadowa

Wersja sterowana zdarzeniami

read a number (from the keyboard) and store it in variable A[0]
read a number (from the keyboard) and store it in variable A[1]
print A[0]+A[1]

set counter K to 0
repeat {

if a number has been entered (from the keyboard) {

store in A[K] and increment K
if K equals 2 print A[0]+A[1] and reset K to 0

}

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Generacje j

zyków (1)

ródło: http://pl.wikipedia.org

1GL

nie było translatora, który był dokonywał kompilacji lub
asemblacji kodu

programowanie odbywało si

bezpo

rednio w j

zyku maszyny

program był efektywny, ale wymagał ka

dorazowego przepisania

dla innej maszyny

2GL

kod programu zapisywany symbolicznie w j

zyku asemblera

poprawiona czytelno

ść

kodu dla człowieka

podstawowa wada: równie

zwi

zany z j

zykiem danej maszyny

wykorzystywany, tam gdzie potrzebny jest b. szybki kod
wynikowy: j

dra systemów, sterowników, fragmentów kodu gier,

szyfrowania

xor ax, ax

mov bx, ax

jmp skok1

01001001010010

101100101010

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Generacje j

zyków (2)

ródło: http://en.wikipedia.org

3GL

program zapisywany w j

zyku wysokiego poziomu

łatwo zrozumiały dla człowieka, m.in. przez zastosowanie
zmiennych

pierwsze przykłady: Fortran, ALGOL, COBOL

nowsze j

zyki: Basic, C, C++, Java

4GL

zyk programowania albo

rodowisko programistyczne nastawione

na rozwój aplikacji dla biznesu

cel: redukcja czasu potrzebnego na stworzenie programu oraz
zmniejszenie liczby bł

dów

zalicza si

do nich:

generatory raportów (np. PS)

hurtownie danych (np. SAS)

zyki baz danych (np. SQL)

let a=0

let b=a

goto skok1

SELECT 0 FROM dummytable

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Generacje j

zyków (3)

ródło: http://en.wikipedia.org

4GL (c.d.)

niektórzy autorzy nie uwa

zyków 4GL za prawdziwe j

zyki

inni proponuj

okre

tym mianem tylko j

zyki umo

liwiaj

programowanie obiektowe

5GL

ide

jest aby komputer sam rozwi

zywał problem

bazuje na rozwi

zywaniu problemów poprzez dostarczenie

ogranicze

, a nie na algorytmie dostarczonym przez programist

Freuder: "to jak

ty Graal dla programowania – u

ytkownik

dostarcza problem, a komputer sam go rozwi

zuje"

do j

zyków 5GL zalicza si

kszo

ść

zyków programowania w

logice (PROLOG) oraz w logice z ograniczeniami

wykorzystuj

osi

gni

cia sztucznej inteligencji

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Generacje j

zyków (4)

5GL – definicja IEEE

5GL to j

zyk, który realizuje koncepcje systemów opartych na

wiedzy, systemów ekspertowych, systemów wnioskowania oraz
przetwarzaniu j

zyka naturalnego

5GL – alternatywna definicja

5GL to

rodowisko programistyczne, które wykorzystuje graficzny

interfejs u

ytkownika w celu stworzenia kodu

ródłowego, który jest

nast

pnie kompilowany przy u

yciu j

zyka 3GL lub 4GL

Programowanie graficzne umo

liwia łatwiejsze stosowanie klas,

poruszanie si

po ich hierarchii, itd

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Kompilator

– program, który przetwarza kod napisany w

jednym j

zyku (tzw. j

zyku

ródłowym) na równowa

ny kod

w drugim j

zyku (tzw. j

zyku wynikowym)

zyki wynikowe generowane przez kompilatory

zyk (kod) maszynowy

dowolnego komputera od

mikrokontrolera do superkomputera

przeno

kod po

redni

dla ró

norodnych maszyn

wirtualnych (Java i platforma .NET)

inny

zyk programowania

(istniej

np. kompilatory

tłumacz

ce z j

zyka Fortran na j

zyk Pascal); zwane s

translatorami

Asembler

tłumaczy kod zapisany w

zyku symbolicznym

zyk maszynowy

ródło: Wojciech Complak: Podstawy kompilatorów, http://wazniak.mimuw.edu.pl/

Jerzy Duda, WZ AGH, 2008–2010

Interpreter

Interpreter

– program komputerowy, który analizuje kod

ródłowy

programu a przeanalizowane fragmenty wykonuje

Wykonanie programu za pomoc

interpretera jest wolniejsze a

do tego zajmuje wi

cej zasobów systemowych ni

wykonanie

kodu skompilowanego

Interpreter musi analizowa

de wyra

enie i nast

pnie

wykona

akcj

, a kod skompilowany jedynie wykonuje akcj

Analiza wyra

enia nazywana jest "kosztem interpretacji"

W implementacjach b

cych w pełni interpreterami wykonanie

wielokrotne tego samego fragmentu kodu wymaga wielokrotnej
interpretacji tekstu

Cykl edycja-interpretacja-debugowanie mo

e czasami by

jednak znacznie krótszy ni

cykl edycja-kompilacja-

uruchomienie-debugowanie

ródło: http://pl.wikipedia.org/