WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 1
PODSTAWY
PROGRAMOWANIA
Wykład 1
PROWADZ
CY: dr inż. Marcin Głowacki
E-Mail: [e-mail]
Pok.907 C-5
Wrocław 2014
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 2
LITERATURA PODSTAWOWA:
[1] Grębosz J., Symfonia C++, Standard, Editions 2000,
Kraków, 2005, 2008, 2010
[2] Stroustrup B., Język C++, WNT, Warszawa 2004
[3] Eckel B., Thinking in C++, Helion, Gliwice 2002
[4] Wróblewski P., Algorytmy, struktury danych i techniki
programowania. Helion, 2009
LITERATURA UZUPEA
NIAJ
CA:
[1] Kernighan R., Ritchie C., Język C, PWN, Warszawa
[2] Segewick C., Algorytmy w C++. W.N.-T., Warszawa,
1999
[3] Lippman S. B., Lajoie J., Podstawy języka C++, WNT,
Warszawa 2003
Neapolitan R., Naimipour K., Podstawy algorytmów z
przykładami w C++. Wyd. Helion, 2004
ZALICZENIE
- test końcowy z wykładu
Ocena końcowa = 1/3*ćwiczeń + 1/3*laboratorium + 1/3*wykład
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 3
1. PRZEGL
D PARADYGMATÓW PROGRAMOWANIA:
Paradygmat programowania jest to wzorzec programowania przedkładany w danym okresie
rozwoju informatyki ponad inne lub szczególnie ceniony w pewnych okolicznościach lub
zastosowaniach - zbiór mechanizmów jakich programista używa pisząc program.
Przykłady paradygmatów:
- programowanie imperatywne - (Assembler, Basic, Fortran, Pascal, C) to prosty sposób
programowania, w którym program postrzegany jest jako szereg instrukcji dla komputera.
Związany jest ściśle z budową sprzętu komputerowego o architekturze von Neumanna, w
którym wykonywane są poszczególne instrukcje w kodzie maszynowym zmieniające
globalny stan maszyny
o sekwencja poleceń zmieniających krok po kroku stan maszyny, czyli zawartość
pamięci oraz rejestrów i znaczników procesora
o przykładowo, instrukcje podstawienia działają na danych pobranych z pamięci i
umieszczają wynik w pamięci  tzw. zmienne symbolizują komórki pamięci
- programowanie proceduralne - procedury i powroty (return), GOSUB (BASIC), CALL
FAR i CALL NEAR(ASSEMBLER), polega na dzieleniu kodu na procedury, czyli
fragmenty wykonujące ściśle określone operacje. Procedury nie powinny korzystać ze
zmiennych globalnych (w miarę możliwości), lecz pobierać i przekazywać wszystkie dane
(czy też wskaz
niki do nich) jako parametry wywołania.
o program był traktowany jako seria procedur, działających na danych
o procedura (funkcja) jest zestawem specyficznych, wykonywanych jedna po drugiej
instrukcji.
- programowanie strukturalne - (PASCAL) hierarchiczne dzielenie kodu na bloki, z
jednym punktem wejścia i jednym lub wieloma punktami wyjścia. Chodzi o nieużywanie
lub ograniczenie instrukcji skoku (goto). Dobrymi strukturami są, np. instrukcja
warunkowe (if, if...else), pętle (while, repeat), wyboru (case, ale nie switch z C itp.).
Strukturalność zakłócają instrukcje typu: break, continue, switch (w C itp.),
o idea główna to  dziel i rządz
. - każde zadanie jest rozbijane na zestaw mniejszych
zadań składowych
- programowanie obiektowe  (C#) zbiór porozumiewających się ze sobą obiektów,
zawierających w sobie dane i metody przetwarzania tych danych, czyli wykonywania
pewnych operacji na tych danych, programowanie obiektowe wzbogacone o dziedziczenie i
polimorfizm  kod programu sam się orientuje z jakim typem obiektu ma do czynienia i
dobiera właściwą funkcję realizującą domyślną akcję (podobnie jak
przeładowanie/przeciążenie funkcji i operatorów, które same rozpoznają z jakimi
argumentami mają do czynienia)
o pojawia się pojęcie klasy i obiektów tej klasy
o obiekty zawierają dane w postaci zmiennych i metody operujące na tych danych
o łatwa rozbudowa i korzystanie z elementów wcześniej zdefiniowanych
o związanie funkcji ze strukturą przetwarzanych danych
o abstrakcja, dziedziczenie i hermetyzacja danych
o polimorfizm =  wiele form  jedna nazwa może przybierać wiele form, forma
aktualna jest związana z daną klasą obiektu
o tęzyki imperatywno-obiektowe to: C++, Perl, PHP, Java, Python
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 4
- programowanie zdarzeniowe - program jest cały czas bombardowany zdarzeniami
(ang.events), na które musi odpowiedzieć, i że przepływ sterowania w programie jest
całkowicie niemożliwy do przewidzenia z góry. Programowanie zdarzeniowe jest
dominującym typem programowania GUI.
o zdarzenia to naciśnięcia myszy, klawiszy, żądania odświeżenia przez system
okienkowy, różne zdarzenia sieciowe itd.
o mocno powiązane ze środowiskami wieloprocesowymi i z graficznymi
środowiskami systemów operacyjnych oraz z programowaniem obiektowym.
KLASYCZNE PROJEKTOWANIE PROGRAMU:
- Rozpoznanie i analiza problemu
-
- Projektowanie programu
o Identyfikacja zachowań systemu: kto/co -> akcja -> kogo/czego -> rezultat (gracz-
>rzuca ->kostką -> liczba pomiędzy 1 i 6)
Identyfikacja struktur danych
Wskazanie bloków funkcjonalnych  algorytm (minimum blokowy)
o Usystematyzowanie i uszczegółowienie
Tworzenie nowych typów i struktur danych (jeśli są potrzebne)
Ustalenie hierarchii zmiennych i ich zasięgu
Określenie wzajemnych zależności  która funkcje wydają rozkazy, a która
spełniają polecenia, które funkcje wymieniają się usługami  GRAF
WSPÓA
PRACY
Podsystemy  znajdowanie grup obiektów, które realizują odrębne
funkcjonalnie zadania, np. obsługa menu
o Składanie modelu  określanie stanów, sekwencji działań oraz cykli życiowych dla
danych oraz funkcji
- Implementacja
- Testowanie
- Uruchomienie i poprawki
ANALIZA PROBLEMU
" Od szczegółu do ogółu (wstępujące)
niepodzielne części łączy się w większe fragmenty
" Od ogółu do szczegółu (zstępujące)
bloki funkcjonalne uściśla się do operacji elementarnych
" W praktyce TECHNIKI MIESZANE
" Struktura danych
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 5
ALGORYTM - SCHEMAT BLOKOWY
" START, STOP
START
" OPERACJA WYKONAWCZA
i=0
j=j+1
" OPERACJA WARUNKOWA
if i<3
NIE
TAK
podaj k
" OPERACJA WEJŚCIA/ WYJŚCIA
wyświetl
i
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 6
IMPLEMENTACJA
Język programowania i narzędzia programistyczne
- stopień złożoności języka
- poziom abstrakcji realizowanych funkcji
- projekty z kodem z różnych języków
Podział na odrębne moduły tworzone w zespole programistów
Właściwe zarządzanie projektem
Język C <-> Assembler
#include _TEXT segment byte public 'CODE
; void main()
int main() {
_main proc near
printf("Hello world");
; {
}
; printf("Hello world");
push offset DGROUP:s@
call near ptr _printf
pop cx
; }
ret
_main endp
Poziomy maszynowe
L4  C++
int A, B, C; //fragment danych
&
A=B+C; //fragment programu
L3  Asembler (Intel x86) L1  kod maszynowy (Intel x86)
(.data) SEGMENT danych
cc dw (?) ; (offset cc = 0103h)
bb dw (?) ; (offset bb = 0105h)
aa dw (?) ; (offset aa = 0107h)
(.code) SEGMENT programu
...
(*) mov ax, cc 1010 0001 (A1h)
0000 0011 0000 0001 (0103h)
(*+3) add ax, bb 0000 0011 0000 0110 (0306h)
0000 0101 0000 0001 (0105h)
(*+7) mov aa, ax 1010 0011 (A3h)
0000 0111 0000 0001 (0107h)
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 7
MODEL PRZETWARZANIA
 wpływ na sposób zakodowania programu
- z podziałem czasu (przełączanie zadań)
- czasu rzeczywistego
- równoległe (wiele procesorów)
- rozproszone (w sieci komputerowej, klastrze)
Zarządzający
klastrem
KOMP
KOMP
KOMP
KOMP
SWITCH
KOMP
KOMP
KOMP
KOMP
Legenda
KOMP
Komputer wchodzący w skład klastra
SWITCH Przełącznik sieciowy np., Gigabit Ethernet
Bardzo szybkie łącze np., Gigabit Ethernet
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 8
KOMPILACJA i KONSOLIDACJA
Pseudo-kompilatory generują tzw. bajtkod  kod pośredni, który na etapie wykonywania jest
przekształcany w kod maszynowy  mikrokod wykonywany wewnątrz procesora. Mikrokod jest
różny dla różnych typów procesora.
Tekst programu
Moduły - objects Plik
(.cpp)
(.o lub .obj) wykonywalny
Program
Program
Program Program
Konsolidator
Kompilator
wykonalny
wynikowy
z
ródłowy ładujący
Inne
Procesor Procesor Procesor Procesor
moduły
Kod
Pseudo-
Kod
Interpreter
pośredni
kompilator maszynowy
Inne moduły z kodem pośrednim:
mogą pochodzić z innych kompilatorów dowolnych innych języków programowania:
- Pascal, Asembler, Fortran, Cobol, Modula 2 itd.
Program
Program
Kompilator
z
ródłowy
wynikowy
C
C
Program
Kompilator
Program
z
ródłowy
C++
wynikowy
C++
Program
Program
Program
Kompilator
z
ródłowy
Konsolidator
wykonalny
wynikowy
Pascal
Pascal
Program
Program
Kompilator
z
ródłowy
wynikowy
Asembler
Asembler
Program
Program
Kompilator
z
ródłowy
wynikowy
Fortran
Fortran
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 9
PREPROCESOR KOMPILATORA
" Przed uruchomieniem kompilatora
" Dyrektywy rozpoczynające się od: # (hash, krzyżyk)
#include //dla domyślnej lokalizacji plików nagłówkowych
lub
#include  nazwa //dla plików nagłówkowych z bieżącej kartoteki
" Definicja symbolu lub stałej:
#define NMAX 100
#define cośtam
" Dyrektywa warunkowa:
Przykład:
#ifndef p_sumaP //jeśli wcześniej nie było zdefiniowane p_sumaP
#define p_sumaH /*to trzeba zdefiniować p_sumaH i dołączyć
odpowiedni plik nagłówkowy */
#include  p_suma.h //Umieszczenie treści pliku p_suma.h w tym miejscu
#endif
Inny przykład:
#define unix //informacja na początku, że kompilacja w systemie Unix
.....
#ifdef unix
#include  unix.h //dołącz jakiś własny plik nagłówkowy unix.h
#endif
#ifndef unix //dla innego systemu niż unix
#include system.h //dołącz jakiś własny plik nagłówkowy system.h
#endif
PROGRAM WYKONALNY
" Kompilacja programu z
ródłowego
" Binarny moduł wynikowy typu  obiekt
" A
ączenie modułów - Link
" Program uruchamialny: .com, .exe
" Uruchamianie krokowe - Debug
URUCHOMIENIE i PRZETESTOWANIE
Faza wdrożenia i obserwacja zachowania programu w warunkach rzeczywistej eksploatacji
Odnajdowanie przyczyn błędnego działania programu (ang. TROUBLESHOOTING)
" Błędy kompilacji (składniowe)
" Błędy logiczne
" Błędy funkcjonalne
" Pomyłki fazy projektowania
Obsługa  potencjalnych błędów użytkownika
" Zmiany i rozszerzenia
WYKA
ADY W01 v1.0 (2014) Podstawy programowania (dr.inż Marcin Głowacki) 10
ZALECENIA OGÓLNE:
1. Funkcje:
 e"10 linijek programu,
 wielokrotne powtórzenia.
 wcięcia w tekście programu
 spójny system nazw, np. zgodne z systemem węgierskim
2. Wyczerpujące komentarze w programach:
 komentarz do końca linii: //
for (i=1;i<5;i++) { //pętelka służąca do pokazu zaleceń ogólnych dla studentów
if (iLiczba == 7)
. . .
}
 blok komentarza: /* blok */
for (i=1;i<5;i++) { /*inna pętelka z wykluczoną instrukcją, która nie jest już potrzebna, ale
może się przydać póz
niej w fazie uruchomienia. Po zakończeniu fazy uruchomienia takie
zbędne instrukcje i bloki komentarzy można usunąć np., żeby nie dawać sobie powodu do
wstydu i wyśmiewania przez następne pokolenia
if (iLiczba == 7) */
iLiczba--;
. . .
}
ZA
OTA ZASADA
(nieznanego autora - przekazywana z pokolenia na pokolenie)
Cyt. rady starszego kolegi:
Program działa tak jak go napisałeś,
a nie tak jak Ci się wydawało, że go napisałeś.