Podstawy

programowania

PP - WYK1

Wojciech Pieprzyca

Pojęcia podstawowe

• Program

– określa proces przekształcania danych

wejściowych w dane wyjściowe (wyniki) według pewnego

algorytmu.

• Dane wejściowe

– informacje dostarczone do programu

przez użytkownika, w celu umożliwienia wykonania

algorytmu

• Dane wyjściowe

– generowane przez program wyniki

działania

• Algorytm

– określa sposób przekształcania danych

wejściowych w dane wyjściowe zgodnie z zadanym celem.

Pojęcia podstawowe

•

Programowanie

– polega na zapisywaniu

algorytmów w formie zrozumiałej dla

komputera.

•

Kod źródłowy

– program napisany w konkretnym

języku programowania (np. Pascal, C++) –

czytelny dla programisty

•

Kod wynikowy

(wykonywalny) – program

zapisany jako ciąg rozkazów w kodzie

maszynowym, zrozumiały dla maszyny cyfrowej.

Proces tworzenia

programu

1. Kod źródłowy zapisywany jest przez

programistę w edytorze kodu w ramach

określonego środowiska programowania (w

przypadku języka C++ są to pliki *.cpp)

2. Kompilator kompiluje kod źródłowy i tworzy

kod wynikowy (pliki *.obj)

3. Linker łączy kod wynikowy z wymaganymi

bibliotekami, powstaje plik wykonywalny

exe.

Problem informatyczny

1. sformułowanie problemu,
2. określenie danych wejściowych,
3. określenie celu działania,
4. sformułowanie algorytmu działania (sposobu

rozwiązania problemu),

5. przedstawienie algorytmu w postaci :

– opisu słownego,

– listy kroków,

– schematu blokowego,

– jednego z języków programowania.

6. Analiza poprawności rozwiązania,
7. Testowanie rozwiązania dla różnych danych oraz

ocena efektywności przyjętej metody.

Algorytm

• Algorytm to przepis postępowania, który doprowadza do

uzyskania pożądanego efektu – rozwiązania zadania.

• W życiu codziennym spotykamy się z rozmaitymi

algorytmami, niekoniecznie związanymi z informatyką.

• Za algorytmy (choć często nieścisłe) można uznać

przepisy kucharskie, zapis nutowy muzyki, instrukcje

montażu, itp.

• Ludzie nie muszą otrzymywać algorytmów objaśnianych

dokładnie – wiele mogą sobie dopowiedzieć,

wywnioskować z kontekstu czy doświadczenia.

Algorytm

• Jednak zapis algorytmu w postaci słownej jest wysoce

nieskuteczny ze względu na duże możliwości

niejednoznacznej interpretacji takiego zapisu.

• Komputer nie posiada zdolności domyślania się, wyciągania

wniosków z danego kontekstu działania, nie rozumie języka

naturalnego.

• W związku z tym konieczne jest szczegółowe i jednoznaczne

określenie czynności, które mają zostać wykonane.

• Jest to sposób ogólny, tak by na jego podstawie można było

zaimplementować program w dowolnym języku

programowania.

Schematy blokowe

• Jednym ze sposobów ścisłego zapisu algorytmu jest

forma graficzna zapisu w postaci schematu

blokowego.

• Schemat blokowy obrazuje za pomocą umownych

symboli sekwencje wykonywanych operacji oraz

kierunek przepływu informacji.

• Jest to diagram, na którym wykonywane operacje

reprezentowane są przez figury geometryczne,

połączone strzałkami zgodnie z kolejnością

wykonywania czynności wynikających z przyjętego

algorytmu działania.

Schematy blokowe

• Blok graniczny

(etykieta) – używane do oznaczenia

początku i końca algorytmu

• Blok wejścia/wyjścia

– służy do wprowadzania danych

z zewnątrz (odczyt danych) lub wyprowadzania

wyników np. na ekran (zapis danych)

• Blok wykonawczy

(operand) – jedna lub kilka

instrukcji, które mają zostać wykonane. W ramach

tego elementu mogą być wykorzystane instrukcje

przypisania (=) oraz operatory arytmetyczne (+,-,*,/).

Schematy blokowe

• Blok decyzyjny

(predykat) – element z jednym wejściem

i dwoma wyjściami. Element posiada część warunkową

w postaci wyrażenia logicznego. W zależności od tego

czy warunek został spełniony czy też nie.

• Łącznik wewnętrzny

– służy do łączenia odrębnych

części schematu, znajdujących się na tej samej stronie,

powiązane ze sobą łączniki oznaczone są tym samym

napisem

• Łącznik zewnętrzny

– służy do łączenia odrębnych części

schematu, znajdujących się różnych stronach,

powiązane ze sobą łączniki oznaczone są tym samym

napisem

Schematy blokowe

• Przykład prostego schematu blokowego dla programu

obliczającego sumę dwóch liczb

Instrukcje

programowania

• Instrukcja przypisania

Jest to instrukcja postaci v:=E, gdzie v to zmienna czyli

obiekt, który może przyjmować wartości określonego typu

(np. liczba całkowita, liczba rzeczywista, znak, ciąg

znaków, itp.). E to wyrażenie. Najpierw wyliczana jest

wartość wyrażenia E występującego po prawej stronie

instrukcji przypisania, a potem obliczona wartość zostaje

przypisana do zmiennej v.
a := a+b;

i := 2+5; //i=7
i := i+1; //i=8
j := i;

//j=8

Instrukcje

programowania

• Instrukcja warunkowa

Instrukcja warunkowa ma postać:
if warunek then
instrukcja1
else

instrukcja2

• Warunek jest wyrażeniem logicznym, które może być

spełnione (wartość true) lub niespełnione (wartość false).

• Instrukcja warunkowa pozwala nam wybrać jeden z dwóch

wariantów dalszego wykonania programu w zależności od

tego, czy warunek jest spełniony, czy nie.

Instrukcje

programowania

• Instrukcja warunkowa

W pierwszym kroku obliczana jest wartość wyrażenia

warunkowego i jeśli jest ono równe true, to

wykonujemy ciąg instrukcji oznaczony jako instrukcja1,

a jeżeli nie, wykonujemy ciąg instrukcji oznaczony jako

instrukcja2.

Przykład:
if a<b then
c:=a
else
c:=b;

Instrukcje

programowania

• Instrukcja warunkowa

Instrukcje

programowania

• Instrukcja pętli

Instrukcja pętli ma postać:
while wyrazenie do
instrukcja1

• Wyrażenie jest warunkiem logicznym, a instrukcja1

jest ciągiem instrukcji, które pętla ma powtarzać, tak

długo aż spełniony jest warunek podany w wyrażeniu.

• Wykonanie pętli zaczyna się od obliczenia wartości

warunku.

Instrukcje

programowania

• Instrukcja pętli

• Jeśli wartość ta wynosi false, to pętla nie robi niczego i

kończy swoje działanie, ale jeśli wynosi true, to pętla

wykonuje instrukcje, a następnie wraca do sprawdzenia

warunku.

• Pętla jest wykonywana tak długo, aż warunek przestanie

być spełniony.

• Może się zdarzyć, że warunek nigdy nie przestanie być

spełniony i pozostanie prawdziwy na zawsze. Program

wtedy nie zatrzyma się nigdy i mówimy o takiej sytuacji,

jako o zapętleniu programu.

Instrukcje

programowania

• Instrukcja pętli

Przykład:

while b>1 do
b:=b/2;

Narzędzie pracy

• Programy na laboratorium

piszemy w środowisku

Borland

Builder C++

,

• Programujemy w trybie

konsoli

tekstowej

tzn. na zajęciach PP

uczymy się programować a nie

obsługiwać środowisko wizualne.

Jak wejść do trybu

konsoli?

(1)

• Po uruchomieniu BBC++ klikamy na

ikonę znajdującą się w lewym
górnym rogu programu,

• Następnie wybieramy Console

Wizard

Jak wejść do trybu

konsoli?

(2)

• Opcje konfiguracyjne

konsoli pozostawiamy
bez zmian i klikamy OK,

• W ten oto prosty sposób udało

się nam przejść do trybu
konsoli i jesteśmy gotowi by
napisać pierwszy program

Pierwszy program

(1)

• Po uruchomieniu konsoli automatycznie

generowany jest

szkielet programu

,

• Zawiera on

dyrektywy kompilatora

(rozpoznamy je po tym, że zaczynają się
od znaku

#

), podstawowa dyrektywa

kompilatora taka jak np.

include

pozwala

na dołączenie

plików nagłówkowych

(czyli

deklaracji funkcji bibliotecznych, które
będą nam potrzebne podczas pisania
programów). Przykładem pliku
nagłówkowego jest

iostream.h

.

Pierwszy program

(2)

• Na początku będą nam potrzebne funkcje

biblioteczne z 3 plików nagłówkowych:

– vcl.h

– standardowa biblioteka BBC++, której

dołączenie jest niezbędne do poprawnej

kompilacji,

– iostream.h

– biblioteka wejścia/wyjścia, pozwala

m.in. wyświetlać informacje na strumieniu

wyjściowym (np. monitorze) i pobierać dane ze

strumienia wejściowego (np. klawiatury),

– conio.h

– zawiera interesującą funkcje getch(),

oczekującą na naciśnięcie klawisza przez

użytkownika. W środowisku konsoli pozwoli nam

to zobaczyć okno tekstowe programu (bez

getch() okno jest automatycznie zamykane po

wykonaniu programu).

Pierwszy program

(3)

• Każdy program w języku C obowiązkowo

zawiera funkcję main. Jest to główna
funkcja programu od której rozpoczyna
się proces wykonywania programu.

• Treść każdej funkcji (tzw. ciało programu)

zawiera się w obszarze ograniczonym
przez dwa

nawiasy klamrowe

.

{

….. (ciało)

}

Pierwszy program

(4)

• Pierwszy program będzie wyświetlał

powitanie na ekranie.

• //dyrektywy dotyczące plików nagłówkowych

#include <vcl.h>
#include <iostream.h>
#include <conio.h>

//definicja funkcji main

int main(int argc, char* argv[])
{

//wyświetlenie napisu na ekranie

cout << ”Witaj w swoim pierwszy programie!”;

//oczekiwanie na naciśnięcie klawisza

getch();

return 0;

}

Pierwszy program

(5)

• Uwagi do programu:

- niektóre linie kodu poprzedzone znakami

//

stanowią

komentarz

i nie są brane pod uwagę w czasie kompilacji

programu,
- funkcja

main

zawiera argumenty

wejściowe i wyjściowe

,

ponieważ jednak tworzona jest ona automatycznie przez

środowisko BBC++ to na razie pominiemy ten aspekt i

wrócimy do jego omówienia w rozdziale dotyczącym

funkcji,
- jedyną linią kodu do samodzielnego wpisania jest ta z

instrukcją

cout

powodującą wysłanie tekstu przekazanego

po operatorze

<<

na domyślny strumień wyjściowy (zwykle

monitor). Tekst jawny używany w programie musi zostać

objęty apostrofami. Instrukcja

endl

wymusza przejście do

nowej linii,
- instrukcja

getch()

powoduje zatrzymanie programu aż do

naciśnięcia klawisza przez użytkownika,
-

return

w tym przypadku zawraca kod pomyślnego

zakończenia funkcji.

Jak skompilować

program?

(1)

• W celu kompilacji programu należy

nacisnąć klawisze ALT+F9. Zazwyczaj
jednak będziemy jednocześnie chcieli
skompilować program i go uruchomić
(klawisz F9).

• Kompilujemy program i…

Jak skompilować

program?

(2)

KOMPILACJA

Sukces :-)

Porażka :-(

Nie pojawiają się

komunikaty o błędach,

pojawia się za to okno

programu w trybie

tekstowym.

Kompilator informuje nas o

występujących błędach

składni i podświetla linie w

której wystąpił pierwszy błąd

Słowa kluczowe

• Słowa kluczowe

są integralną częścią składni

języka.

Oznacza to, że są one

zarezerwowane

i

nie mogą być używane w innych celach niż

to pierwotnie założono, nie można ich np.

wykorzystać

do nadawania nazw zmiennych

czy funkcji.

• Przyklady slów kluczowych

:

asm, break, case, catch, char, class, const,

continue, default, delete, do, double, else,

enum, extern, float, for, friend, goto, if, inline,

int, long, new, operator, private, protected,

public, register, return, short, signed, sizeof,

static, struct, switch, this, throw, try, typedef,

unsigned, virtual, void, volatile, while

Zmienne

• Pod pojęciem

zmiennej

rozumiemy zwykle

komórkę pamięci

, której rozmiar zależy od

typu danej, którą chcemy w niej

przechowywać. Inny będzie więc rozmiar

zmiennej dla liczby całkowitej, a inny dla

ciągu znaków.

• Każda zmienna posiada swój

adres w

pamięci

,

jednak odwoływanie się do zmiennej

poprzez adres byłoby dość kłopotliwe,

dlatego też zmiennym można

przyporządkować nazwy. Nazwa składa się z

ciągu liter i cyfr, nie może jednak zawierać

„polskich liter”, spacji ani rozpoczynać się od

cyfry. Nie może być oczywiście taka sama jak

istniejące słowo kluczowe. W języku C

rozróżniane są duże i małe litery.

Typy danych

• Tak jak już wspomnieliśmy każda zmienna w

języku C musi mieć ściśle przyporządkowany typ

danych.

• Wyróżniamy następujące podstawowe

typy

danych

:

Typ danych

Liczba bitów

Zakres wartości

char

8

-128:127 lub jeden znak
ASCII

int

32

-2 147 483 648 : 2 147 483
647

unsigned int

32

0 : 4 294 967 295

short int

16

-32 768 : 32 767

float

32

3,4*10

-38

: 3,4*10

38

double

64

2,2*10

-308

: 1,8*10

308

Deklarowanie

zmiennych

• Wszystkie wykorzystywane zmienne w

programie napisanym w języku C++

muszą być najpierw

zadeklarowane

.

Deklaracja polega na podaniu typu i

nazwy zmiennej w postaci:

typ_zmiennej nazwa_zmiennej;

• Przykłady deklaracji zmiennych:

int

liczbacalkowita;

float

liczbarzeczywista;

char

znak;

Przykładowy program

(1)

#include <vcl.h>
#include <iostream.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>

//plik naglowkowy z funkcja sqrt

int main(int argc, char *argv[])
{

//deklaracja zmiennych

float a,b,c;
float delta,x1,x2;

//pobranie danych z klawiatury

cout << "Podaj a: ";
cin >> a;
cout << "Podaj b: ";
cin >> b;
cout << "Podaj c: ";
cin >> c;

//obliczenie delty i pierwiastkow

delta = b*b-4*a*c;
x1 = (-b-sqrt(delta))/(2*a);

//sqrt – pierwiastek kwadratowy

x2 = (-b+sqrt(delta))/(2*a);

//wypisanie wynikow na ekranie

cout << "x1 = " << x1 << endl;
cout << "x2 = " << x2 << endl;
getch();
return 0;
}

Przykładowy program

(2)

• Uwagi do programu:

– jak można łatwo się zorientować program

nie jest

doskonaly

, nie sprawdza chociażby czy wskaźnik

delta jest nieujemny co jest warunkiem istnienia

rozwiązań równania kwadratowego, podobnie nie

jest sprawdzane czy iloczyn w mianowniku

wyrażenia na rozwiązania x1 i x2 jest niezerowy,

w przypadku gdy a=0 uzyskamy błąd dzielenia

przez zero,

– podobnie jak instrukcja cout służyła do

wyprowadzenia wyników na ekran, tak instrukcja

cin

służy do pobrania danych z klawiatury,

– ponieważ istniała konieczność użycia funkcji

pierwiastkowania

sqrt

, to konieczne było

dołączenie funkcji bibliotecznych z pliku

nagłówkowego

math.h

,

– po zapoznaniu się z instrukcjami warunkowymi

będziemy mogli

udoskonalić

program

.

Zmienne globalne,

lokalne, zakresy ważności

(1)

• Zmienne globalne

swoim zakresem obejmują cały

program, oznacza to, że możemy odwoływać się

do nich z dowolnego miejsca w programie,

• Zmienne lokalne

swój zakres ograniczają do bloku

programu w którym zostały zadeklarowane, blok

programu rozpoczyna się nawiasem klamrowym

otwierającym {, a kończy nawiasem zamykającym

}. Typowym przykładem bloku jest funkcja.

• Jeżeli zadeklarujemy zmienną globalną i lokalną o

takich samych nazwach

, to w ramach bloku z

deklaracją zmiennej lokalnej będzie obowiązywała

wartość zmiennej lokalnej, a poza nim wartość

zmiennej globalnej. Mówimy, wówczas, że

zmienna lokalna

zasłania

wartość zmiennej

globalnej.

Zmienne globalne,

lokalne, zakresy ważności

(2)

#include <vcl.h>
#include <iostream.h>
#include <conio.h>

//zmienna globalna

int zm=100;

int main(int argc, char *argv[])
{
cout << ”Zmienna przed deklaracja lokalnej:” << zm << endl;

//zmienna lokalna

int zm = 200;

cout << ”Zmienna po deklaracji lokalnej:” << zm << endl;

//nowy blok programu

{
int b = 2;
cout << ”Zmienna b w bloku:” << b << endl;
}

//b=3 BŁĄD! Zmienna b nie jest widoczna poza blokiem

getch();
return 0;
}

Instrukcja warunkowe if

(1)

• Instrukcja

if

służy do

sterowania przebiegiem

programu

i wyboru jednej z kilku alternatywnych

dróg jego realizacji w zależności od aktualnych

warunków.

• Składnia:

If

(warunek) instrukcja1

else

instrukcja2

• Warunek jest wyrażeniem, które może

przyjmować wartość

zero (fałsz)

lub

wartość różną

od zera (prawda),

• Działanie instrukcji warunkowej

if

:

1.

obliczenie wartości

wyrażenia warunkowego,

2. jeżeli wartość wyrażenia jest

różna od 0

to wykonywana jest

instrukcja1

,

3. jeżeli wartość wyrażenia jest

równa 0

to wykonywana jest

instrukcja2

Instrukcja warunkowe if

(2)

• W poniższym programie wyrażenie warunkowe

jest prawdziwe dla każdej liczby różnej od zera

(zgodnie z założeniem C):

#include <vcl.h>
#include <iostream.h>
#include <conio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
int liczba;
cout << ”Podaj liczbe: ”;
cin >> liczba;

if

(liczba)

cout << ”Liczba rozna od 0 (prawda) – warunek jest
spelniony”;

else

cout << ”Liczba rowna 0 (fałsz) – warunek niespelniony”;

getch();
return 0;
}

Operatory

• Podstawowe operatory arytmetyczne

+,-,*,/

• Operator przypisania

=

• Operatory porównania

<,>,>=,<=,==

Przykład:

if

(liczba

==

10)

cout

<< ”Ta liczba to 10”;

• Operator modulo (reszta z dzielenia)

%

Przykład:

if

(liczba

%

10

==

0)

cout

<< ”Ta liczba jest podzielna przez 10”;