Bożena Woźna Szcześniak bwozna@gmailSkrzynki START i STOP wskazują początek i koniec każdego...

Wykład 1Dr Bożena Woźna-Szcześniak

[email protected]

Język programowania jest środkiem umożliwiającym zapis algorytmów w postaci zrozumiałej dla człowieka, a równocześnie przetwarzalnej do postaci zrozumiałej dla komputera (maszyny algorytmicznej)

dr Bożena Woźna-Szcześniak 2

Kod źródłowy programu (w języku programowania)

Kod wynikowy programu (w języku maszynowym)

Przetworzenieprogramu

źródłowegow kod

maszynowy

Encyklopedia PWN Algorytm to "(...) przepis na rozwiązanie

określonego zadania podany jako zbiór kolejnych poleceń; jego wykonawcą może być człowiek lub urządzenie automatyczne (np. komputer); (…)zapisany w jakimś języku programowania -program".

Maciej M. Sysło Algorytm jest przepisem rozwiązywania

postawionego zadania, będącym dokładnie określonym układem elementarnych instrukcji wraz z porządkiem ich wykonania.


Składniki:◦ 175 g miękkiego masła◦ 1 1/2 szklanki cukru pudru◦ 3 łyżeczki esencji waniliowej◦ 3 roztrzepane jajka◦ 1 1/2 szklanki mąki◦ 2 1/4 łyżeczki proszku do

pieczenia◦ 3 łyżki kakao◦ 1 1/4 szklanki mleka

Sposób przygotowania:◦ 1. Włożyć masło, cukier i esencję

waniliową do miski i ucierać do uzyskania lekkiej, puszystej masy. Ciągle mieszając, stopniowo dodawać jajka.

◦ 2. Przesiać mąkę do osobnego naczynia, dodać proszek do pieczenia i kakao. Dodawać na przemian mieszankę mączną i mleko do masy maślanej, cały czas ucierając.

◦ 3. Wylać powstałe ciasto do kwadratowej blachy o boku 20 cm, natłuszczonej i wyłożonej papierem do pieczenia. Piec 55 minut (sprawdzić patyczkiem).

◦ Zostawić ciasto w blasze na 10 minut, a potem przełożyć na druciany stojak do wystudzenia.


Generacja I - język maszynowy lista instrukcji, z których każda jest serią binarnych

liczb np.1010 0101 0000 0000 0000 1111

gdzie 1010 - rozkaz dodawania 0101 - zawartość rejestru 5 0000 0000 0000 1111 - adres miejsca w pamięci

komputera w notacji szesnastkowej : A 5 000F


Generacja II - język asemblerowy skojarzenie kolejnych komponentów instrukcji z

symbolami i nazwami, np.1010 0101 0000 0000 0000 1111

może być reprezentowana przez zapisADD TAX TOTAL

gdzie ADD = 1010 - dodawanie TAX = 0101 - zawartość rejestru 5 TOTAL = 0000 0000 0000 1111 - adres miejsca w pamięci

komputera Wymaga programu tłumaczącego kod symboliczny na

maszynowy, tzw. asemblera


Generacja III ◦ instrukcje podobne do fraz i zdań języka

naturalnego (angielskiego), np. if ... else...then; begin...end; while;◦ wymaga tzw. kompilatora - programu

tłumaczącego kod źródłowy na maszynowy, lub interpretera - programu iteracyjnie pobierającego kolejne instrukcje, tłumaczącego na kod wykonywalny i natychmiast go wykonującego.◦ rozwiązany problem przenaszalności programów

(np. standard ANSI języka C, Turbo Pascal, Basic).


Konsolidacja, linkowanie (link): scalenie binarnych fragmentów programu w jedną całość i dołączenie procedur systemowych, procedur wejścia/wyjścia, funkcji matematycznych z bibliotek systemowych i innych elementów koniecznych do działania programu.

Debuggery: programy, ułatwiające śledzenie wykonywania się danego programu, nazywane są debugerami, czyli „odpluskwiaczami”. Nazwa "debugging" powstała w 1945 roku - w elektromechanicznym komputerze Mark II były karaluchy w przekaźnikach.


generacja IV - systemy oprogramowania pozwalające na interaktywne tworzenie oprogramowania, systemy CASE

generacja V - języki sztucznej inteligencji (LISP, PROLOG) z wbudowanymi mechanizmami wnioskowania


Programowanie liniowe - wszystko w jednym worku, go to !

Programowanie strukturalne - moduły operujące na lokalnych danych i zmiennych, komunikacja przez przekazywanie parametrów, każdy moduł testowany osobno. ◦ Wada: zmiana struktur danych wymaga zmiany

wielu modułów. Programowanie zorientowane obiektowo -

dane i programy tworzą jeden obiekt.


Schemat blokowy, to graficzny sposób zapisu algorytmu, gdzie za pomocą ściśle określonych figur geometrycznych, powiązanych trwale z określonymi typami instrukcji oraz połączeń, można czytelnie zilustrować relacje między elementami algorytmu.


Skrzynki START i STOP wskazują początek i koniec każdego algorytmu. Ze skrzynki START wychodzi tylko jedna droga, do skrzynki STOP wchodzi co najmniej jedno połączenie.


START

STOP

W skrzynce instrukcyjnej umieszcza się polecenia do wykonania (instrukcje) -podstawienie, obliczenie, wprowadzenie wartości.


Suma = a + b

INSTRUKCJA

W skrzynce warunkowej umieszcza się warunek, który decyduje o wyborze dalszej drogi postępowania. Ze skrzynki wychodzą dwa połączenia: TAK (wybierane, gdy warunek jest spełniony), NIE (gdy warunek nie jest spełniony).


Warunek Tak

Nie

S > 10 Tak

Nie

W skrzynce wejścia/wyjścia umieszcza się wprowadzane dane lub wyprowadzane wyniki. Ze skrzynki wchodzi/wychodzi tylko jedno połączenie.


Wejście

Wyjście


Łącznik wewnątrzstronicowy -służy do łączenia odrębnych części schematu znajdujących się na tym samym arkuszu.

Ułatwia zachowanie przejrzystości schematu.

Komplementarne elementy oznacza się tym samym symbolem.

W schemacie występują przypisania:S= a + b + c – oznacza przypisanie zmiennej S wartości trzech liczb pamiętanych w zmiennych a, b i c

Śr = S/3 – oznacza przypisanie zmiennej Śr wyniku dzielenia wartości zmiennej S przez 3


start

Stop

Wyprowadź (Śr)S = a + b + c

Śr = S/3

Wprowadź (a, b, c)

Algorytm obliczania średniej arytmetycznej trzech dowolnych liczb rzeczywistych

Schemat powinien być prosty i co za tym idzie czytelny. W razie złożonego rozwiązania schemat należy podzielić na mniejsze części (podprogramy) i zamieścić je na osobnych arkuszach.

Do rysowania schematów dobrze jest używać szablonów. Dzięki takiemu rozwiązaniu polepsza się czytelność schematu.

W blokach niezbędne jest komentowanie zarówno zaprojektowanych operacji, jak i kolejności ich wykonywania.

Komentarze powinny być krótkie, lecz dostatecznie dokładnie wyjaśniające znaczenie opisywanych elementów.

Należy unikać rysowania przecinających się ścieżek sterowania. W razie konieczności lepiej jest wprowadzić odpowiednie łączniki, które pozwolą wyeliminować niektóre z linii wskazujących kolejność działań w algorytmie.

Powinno się unikać zapisywania wprowadzanych operacji za pomocą instrukcji języków programowania.


Należy dokładnie numerować arkusze, na których został rozrysowany schemat blokowy.

Trzeba liczyć się z możliwością wystąpienia konieczności wprowadzenia poprawek do schematu, dlatego wskazane jest tak tworzyć arkusze, aby możliwe było naniesienie poprawek bez konieczności przerysowywania całego schematu.

Należy unikać zarówno zbyt dużej szczegółowości jak i zbytniej ogólności schematów.

Nie należy umieszczać zbyt dużej liczby operacji w jednym bloku.

Operacja warunkowa IF zawsze prowadzi do konieczności rozważenia dwóch dróg: gdy warunek jest spełniony i gdy nie jest.


Laboratorium Informatyki ELI 2.0 jest oprogramowaniem edukacyjnym służącym do nauczania informatyki, a takżepodstaw automatyki i robotyki.

ELI jest programem komputerowym umożliwiającymbudowanie dowolnych algorytmów poprzez wybór z paletyodpowiednich "klocków" - piktogramów, symbolizującychelementy i realizujących podstawowe działaniainformatyczne.

Producentem programu jest firma ELBOX. Po kliknięciu na link strony producenta:

http://www.elboxedu.pl/component/option,com_produkt/Itemid,93/id,40/prod_id,39/ można zobaczyć ofertę firmy i zakupić pełną wersję ELI.


Wersja demonstracyjna programu ELI dostępna jest na stronie WSiP:◦ http://www.wsipnet.pl/dane/pliki/kluby/8//eli-2-1.zip

Wersja demonstracyjna nie daje możliwości zapisu pliku i wydruku, funkcjonuje jednak na tyle dobrze, że można ją polecić użytkownikom.

WSiP jest wydawcą podręcznika „Algorytmy” Macieja Sysło, a wersja demonstracyjna oprogramowania ELI jest integralną częścią podręcznika.



W celu pobrania programu klikamy: Oprogramowanie związane z książką Algorytmy.


Po pobraniu programu (eli-2-1.zip) idziemy do miejsca, gdzie go wcześniej ulokowaliśmy i rozpakowywujemy.

Po rozpakowaniu powinny się pojawić pliki widoczne na obrazku obok.

Aby zainstalować program wystarczy kliknąć plik INSTALUJ.EXE


Oto instalator programu ELI.Aby kontynuować instalację, klikamy przycisk ,,dalej”.


I jeszcze raz klikamy Dalej


Następnie wprowadzamy nazwę katalogu docelowego i klikamy przycisk ,,Dalej”. Standardowo Eli 2.0 instaluje się na dysku C:, ale nie ma żadnych

przeciwwskazań do wybrania innego dysku.


Czekamy na zakończenie pracy instalatora.


Instalator zakończył instalację. Przed użyciem programu należy ponownie uruchomić Windows. Zaznaczamy opcję ,,Tak chcę ponownie uruchomić

Windows”. I klikamy przycisk ,,koniec”.


Zainstalowany program odnajdujemy w menu Start


Uruchamiamy nową zieloną planszę, na której układamy klocki przeciągając je lewym klawiszem myszy


Po ułożeniu klocków definiujących nasz algorytm, aby go uruchomić wybieramy polecenie Wykonanie – Uruchom, albo stosujemy skrót

klawiszowy Ctrl+F9

Algorytm możemy wykonywać krok po kroku, albo

W całości


Początek algorytmu

Koniec algorytmu

Wprowadzanie danej

Wykonanie obliczeń

Wyprowadzanie wyniku

Sprawdzanie warunku logicznego


Rozważać będziemy następujące rodzaje programów:◦ programy sekwencyjne ◦ programy z rozgałęzieniem (program wykonuje

różne obliczenia w zależności od tego jaki warunek jest spełniony) ◦ programy iteracyjne (program wykonuje obliczenia

w pętli dopóki nie zostanie spełniony określony warunek)◦ programy rekurencyjne (program w kolejnych

krokach wywołuje sam siebie dla nowych wartości parametrów wykonania)


Ma postać ciągu kroków, które musza zostać bezwarunkowo wykonane jeden po drugim. Program taki nie zawiera żadnych warunków ani rozgałęzień. Zaczyna się od podania zestawu danych, następnie wykonywane są kolejne kroki wykonawcze, aż dochodzimy do wyniku.

Np. dodanie lub mnożenie dwóch liczb:1. Sformułowanie zadania: oblicz sumę dwóch liczb

naturalnycha i b. Wynik oznacz przez S.

2. Dane wejściowe: dwie liczby a i b.3. Cel obliczeń: obliczenie sumy S = a + b.4. Dodatkowe ograniczenia: sprawdzenie warunku dla

danych wejściowych np. czy a, b są naturalne. Ale

sprawdzenie takiego warunku sprawia, że program przestaje być liniowy.


Semantyka: wykonywanie kolejnych kroków programu zgodnie z zadaną sekwencją

Syntaktyka:


START

STOP

Krok_1

Krok_2

Krok_3

Krok_4

Schemat blokowy sekwencji instrukcji

begin

krok_1;

krok_2;

krok_3;

krok_4;

end;Pseudokodsekwencji instrukcji


START

STOP

Podaj a

Podaj b

S=a+b

Pisz S


START

STOP

Podaj a

K=a*a

Pisz (K)

Algorytm obliczający kwadrat danej liczby



START

STOP

Podaj a

Podaj b

Podaj c

V=a*b*c

Pisz V

Opis za pomocą schematu blokowego: objętość prostopadłościanu

Schemat blokowy programu obliczający pole trójkąta wpisanego w okrąg


Klocek startowy. Wpisz komunikat początkowy programu, np..


Podaj długość kolejnych boków trójkąta wpisanego w okrąg

Wprowadzanie danej do programu (wpisz długości kolejnych boków trójkąta oraz podaj promień koła)

dr Bożena Woźna-Szcześniak49

Wpisz równanie na obliczanie pola trójkąta wpisanego w okrąg.

Wykonywanie obliczeń arytmetycznych. Podstawienie danych do wzoru arytmetycznego.


Komunikat wyjściowy informujący o wyniku.

Wpisz komunikat informujący o wymiarach pola trójkąta wpisanego w okrąg.


Zakończenie programu.

Komunikat końcowy, zakończenie programu.


Instrukcje warunkowe (rozgałęzienia warunkowe) mają następującą postać:◦ Jeżeli warunek M to, wykonaj czynność N

Lub◦ Jeżeli warunek M, to wykonaj czynność N, w

przeciwnym razie wykonaj czynność P. W językach programowanie

(C/C++/Java/C#/PHP) to instrukcje: if, if – else, switch-case


Semantyka: wybór jednej z dwóch możliwości przetwarzania po sprawdzeniu prawdziwości zdania logicznego

Syntaktyka:


if (logic_assertion_is true) then

action_if_true;

else

action_if_false;

end if;

Sekcja „else”jest opcjonalna

warunekT N

akcja jeśli „TAK”

akcja jeśli „NIE”

Schemat blokowy instrukcji „if” Pseudokod instrukcji if-else

W algorytmie tym wykorzystujemy skrzynkę warunkową, ponieważ mamy do czynienia z sytuacją, gdy tok dalszego postępowania zależy od dokonanego wyboru (dokładnie: zależy od pogody).



Start

Podaj a

c = a % 2

c== 0

Liczba jest parzysta

Liczba nie jest parzysta

Stop

TAK NIE

„a mod 2” oznacza resztę z dzielenia a przez 2


Algorytm porównujący 2 liczby wprowadzanez klawiatury.

Zadanie: Znajdź rozwiązanie równania liniowego postaci a * x + b = 0. Wynikiem jest wartość liczbowa lub stwierdzenie dlaczego nie ma jednoznacznego rozwiązania.

Dane wejściowe: dwie liczby rzeczywiste a i b. Cel obliczeń: obliczenie wartości x lub

stwierdzenie, że równanie nie ma jednoznacznego rozwiązania.◦ gdy a = 0, to sprawdź czy b = 0, jeśli tak to

równanie sprzeczne lub tożsamościowe◦ gdy a != 0, to oblicz x = -b/a


Rozpoczęcie programu. Wpisanie komunikatu startowego.


Wprowadzanie zmiennych (tych, które będą poddawane działaniom arytmetycznym).


Wpisz instrukcje pozwalającą na wybór użytkownikowi pożądanego działania.


Wprowadzanie warunku decydującego o wykonywanym działaniu.

Wybór jednej z liczb od 1 do 4 będzie wskazywał wykonanie określonego działania arytmetycznego. Dla 1 program wykonania dodawanie, w innym przypadku warunek nie zostanie spełniony, a program wykona inna instrukcję.


W przypadku wybrania sumy wprowadzamy pole wykonania obliczenia:

Wprowadzamy instrukcje dla wykonania obliczenia :


W przypadku, gdy użytkownik wybierze inna instrukcję, warunek op=1 nie jest spełniony. Musimy zatem wprowadzić instrukcje obslugujące pozostałe przypadki.

Użytkownik wybrał np. 2. Wtedy wprowadzamy warunek:


Użytkownik wybrał różnicę op=2. Program wykonuje działanie odejmowania:


W przypadku gdy użytkownik wybrał 3 (iloraz), obsługujemy warunek dla ilorazu:

Wykonujemy działanie:


Gdy użytkownik wybiera iloczyn, warunek nie zostaje spełniony, a program przechodzi do kolejnej instrukcji - wykonuje mnożenie:


Gdy użytkownik nie wybierze żądnej z liczb 1, 2, 3, 4 warunek nie zostanie spełniony. Wtedy wprowadzamy:


Każdą z instrukcji (oprócz powrotu do wyboru działania arytmetycznego) kończy podanie wyniku oraz zakończenie programu:


Schemat kalkulatora:


Bożena Woźna Szcześniak bwozna@gmailSkrzynki START i STOP wskazują początek i koniec każdego...

Documents

Transcript of Bożena Woźna Szcześniak bwozna@gmailSkrzynki START i STOP wskazują początek i koniec każdego...