Programareacalculatoarelor
Universitatea “Constantin Brâncuşi” din Târgu-JiuFacultatea de Inginerie
Departamentul de Automatică, Energie şi Mediu
Lect.dr. Adrian Runceanu
Câteva precizări
Structura cursului
3 ore curs – titular curs: Lector dr. Adrian Runceanu
2 ore laborator – titular aplicaţii practice: Prep.ing. Alina Dinca
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 2
Câteva precizăriBibliografia necesară cursului:
1. Adrian Runceanu, Mihaela Runceanu, Noțiuni de programare înlimbajul C++, Academica Brâncuşi, Târgu-Jiu, 2012, ISBN 978-973-144-550-2, 483 pagini
2. Adrian Runceanu, Programarea şi utilizarea calculatoarelor,Editura Academică Brâncuși Targu-Jiu, 2003
3. Octavian Dogaru, C++ - Teorie şi practică, volumul I, EdituraMirton, Timişoara, 2004
4. O.Catrina, I.Cojocaru, Turbo C+, Editura Teora, Bucureşti, 19935. D.Costea, Iniţiere în limbajul C, Editura Teora, Bucureşti, 19966. K.Jamsa, C++, Editura Teora,19997. K.Jamsa & L.Klander, Totul despre C si C++, Teora, 2004
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 3
Câteva precizări
Referinţele bibliografice nr. 1, 2 şi 3 se potîmprumuta de la Biblioteca Facultăţii de Inginerie, Str.Geneva nr.3, Etaj I – lângă Decanat.
1. Suport curs - varianta electronică disponibilă pe site-ul:
www.runceanu.ro/adrian
2. Îndrumar de laborator - varianta electronică disponibilăpe site pentru fiecare lucrare de laborator.
Notă: Actualizarea site-ului se face săptămânal.23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 4
Câteva precizări
Forme de examinare:
Examen final = 60%Evaluare pe parcursul
semestrului a activităţii de laborator = 30%
Verificare finală lucrări de laborator = 10%
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 5
30
1060
Procentaje evaluare
Evaluare pe parcursul semestruluiPrezenta curs si laboratorExamen final
Mod de lucru
Curs:Se prezintă noţiuni teoretice şi exemple de
aplicare practică a acestoraNu ezitaţi să puneţi întrebări
Laborator:Se elaborează şi se depanează programe relativ
simple sau se dezvoltă programe preexistenteSe aplică ceea ce s-a predat la curs
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 6
Câteva recomandări
Citiţi cu maximă atenţie enunţurile temelor şirespectaţi-le în totalitate.
Analizaţi în detaliu problema de rezolvat.Identificaţi şi trataţi adecvat toate cazurilespeciale care pot să apară.
Notaţi-vă toate întrebările la care nu aţi găsitsinguri răspunsul şi adresaţi-le cadrelor didactice,la curs sau laborator.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 7
1. ALGORITMI
1.1. Noţiunea de algoritm1.2. Reprezentarea unui algoritm1.3. Concepţia unui algoritm1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii1.5. Exemple de algoritmi elementari
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 9
1.1. Noţiunea de algoritm
În procesul de rezolvare a unei probleme folosindcalculatorul există două etape:
1. Definirea şi analiza problemei2. Proiectarea şi implementarea unui algoritm care
rezolvă problema1. Definirea şi analiza problemei poate fi la rândul ei
descompusă în: specificarea datelor de intrare specificarea datelor de ieşire
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 10
1.1. Noţiunea de algoritm
Specificarea datelor de intrare constă în:1. Ce date vor fi primite la intrare2. Care este formatul (forma lor de reprezentare) datelor
de intrare3. Care sunt valorile permise sau nepermise pentru
datele de intrare4. Există unele restricţii (altele decât la 3) privind valorile
de intrare5. Câte valori vor fi la intrare, sau dacă nu se poate
specifica un număr fix de valori, cum se va şti când s-au terminat de introdus datele de intrare
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 11
1.1. Noţiunea de algoritm
Specificarea datelor de ieşire trebuie să ţină cont deurmătoarele aspecte:
1. Care din valorile rezultate în cursul aplicării algoritmuluide calcul, asupra datelor de intrare, vor fi afişate(necesare utilizatorului), în acest pas se facediferenţierea clară între date intermediare şi date deieşire
2. Care va fi formatul datelor de ieşire (de exemplu unnumăr real poate fi afişat cu trei sau cu cinci zecimale,sau un text poate fi afişat integral sau parţial)
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 12
1.1. Noţiunea de algoritm
3. Sunt sau nu necesare explicaţii suplimentarepentru utilizator în afara datelor de ieşire
4. Care este numărul de date de ieşire care trebuietransmise către ieşire
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 13
1.1. Noţiunea de algoritm
O definiţie a noţiunii de algoritm poate fi:înlănţuirea de paşi simpli, operaţii distincte caredescriu modul de prelucrare a unor date de intrareîn scopul rezolvării unei probleme.
Un exemplu simplu de algoritm ar fi suita deoperaţii matematice făcută în rezolvarea unei ecuaţiimatematice de gradul II:
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 14
aX2 + bX + c = 0, coeficienţii a, b, c se schimbă dar
modul de procesare a valorilor lor, nu
1.1. Noţiunea de algoritm
Proprietăţile unui algoritm sunt:
1. Este compus din instrucţiuni simple şi clare
2. Operaţiunile specificate de instrucţiuni se
execută într-o anumită secvenţă
3. Soluţia trebuie obţinută într-un număr finit de
paşi
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 15
1.1. Noţiunea de algoritm
Concluzia care rezultă este că:
Un algoritm este independent de tipul
de limbaj în care este transpus sau de
tipul de calculator pe care este executat.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 16
1. ALGORITMI
1.1. Noţiunea de algoritm1.2. Reprezentarea unui algoritm1.3. Concepţia unui algoritm1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii1.5. Exemple de algoritmi elementari
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 17
1.2. Reprezentarea unui algoritm
În general, un algoritm poate fi considerat ca odescriere a prelucrărilor efectuate asupra unui flux dedate, prelucrări care au loc cu un scop binedeterminat.
Modul de descriere a unui algoritm, esteindependent de un limbaj de programare, existânddouă metode clasice:
1. metoda schemei logice2. metoda pseudocod-ului
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 18
1.2. Reprezentarea unui algoritm
1. Metoda schemei logiceÎn cadrul acestei metode se foloseşte un set de
simboluri, prezentat în figura 1, pentru descriereapaşilor ce trebuie executaţi pentru ca algoritmulrezultat să ne rezolve o anumită problemă.
Deşi a fost extrem de folosită, până nu de mult,această metodă a pierdut teren în faţa reprezentăriide tip pseudocod, poate şi datorită timpuluisuplimentar pierdut de utilizator cu executareasimbolurilor grafice.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 19
1.2. Reprezentarea unui algoritm
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 20
Start
Bloc de atribuire
Bloc citire variabile
conditie
Stop
Bloc scriere variabile
Nu Da
Figura 1. Reprezentarea algoritmilor prin metoda schemei logice
1.2. Reprezentarea unui algoritm
Să analizăm unalgoritm de calcul amediei pentru trei noteşi să vedem cum arapărea descris prinaceastă metodă.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 21
Start
Citire nota1, nota2, nota3
media <-(nota1+nota2+nota3)/3
Scriere media
Stop
1.2. Reprezentarea unui algoritm
2. Metoda pseudocod-ului
Există mai multe variante de limbajealgoritmice, care însă nu diferă esenţial.
Am ales forma în care:cuvintele cheie sunt în limba românăşi operatorii sunt cei uzuali dinmatematică
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 22
1.2. Reprezentarea unui algoritm
Pseudocod-ul are în componenţă mai multecomenzi standard care încep, în general cu uncuvânt cheie care defineşte operaţia de bază dinalgoritm şi care va fi evidenţiat prin utilizareaaldinelor (cuvintelor îngroşate).
Comenzilor standard ale pseudocod-ului lecorespund instrucţiuni din limbajele deprogramare, fapt care uşurează implementareaalgoritmului în limbaj.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 23
1.2. Reprezentarea unui algoritm
Comenzile standard de bază ale pseudocod-ului sunt:
1) Comanda de atribuire
- are forma:- este comanda care nu conţine cuvinte cheie şi
corespunde unei operaţii de atribuire
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 24
variabilă expresie
1.2. Reprezentarea unui algoritm
2) Comanda de citire- are forma:- este comanda care corespunde unei operaţii de
citire
3) Comanda de scriere- are forma:- este comanda care corespunde unei operaţii de
scriere
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 25
citeşte listă de variabile
scrie listă de expresii
1.2. Reprezentarea unui algoritm
4) Structura de decizie- are două forme
corespunzătoare celordouă forme alestructurii alternative(structurii de decizie):
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 26
dacă condiţie atunciinstructiune1
…instructiunen
altfelinstructiune1
…instructiunen
sfârşit dacă
1.2. Reprezentarea unui algoritm
A doua formă astructurii dedecizie:
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 27
dacă condiţie atunciinstructiune1
…instructiunen
sfârşit dacă
1.2. Reprezentarea unui algoritm
5) Structura cât timp- are forma:
- corespunde cicluluirepetitiv cu test iniţial
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 28
cât timp condiţie executăinstructiune1
…instructiunen
sfârşit cât timp
1.2. Reprezentarea unui algoritm
6) Structura repetă până când
- are forma:
- corespunde cicluluirepetitiv cu test final
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 29
repetăinstructiune1
…instructiunen
până când condiţie
1.2. Reprezentarea unui algoritm
7) Structura pentru- are forma:
- corespunde ciclului repetitiv cu numar cunoscutde pasi
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 30
pentru variabila<-valoare initiala, valoare finala executa
instructiune1
…instructiunen
sfârşit pentru
1.2. Reprezentarea unui algoritm
8) Structura de oprire a algoritmului
- are forma:
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 31
stop
1.2. Reprezentarea unui algoritm
Reluăm exemplul cu media a trei note pecare îl vom scrie atât cu ajutorul schemelorlogice, cât şi cu ajutorul pseudocod-ului.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 32
1.2. Reprezentarea unui algoritm
real nota1, nota2, nota3, mediaciteşte nota1, nota2, nota3media <- (nota1+nota2+nota3)/3scrie mediastop
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 33
Start
Citire nota1, nota2, nota3
media <-(nota1+nota2+nota3)/3
Scriere media
Stop
Se observă că este mult mai uşor să se redacteze un algoritm cu ajutorul pseudocod-ului, decât cu ajutorul schemelor logice.
1. ALGORITMI
1.1. Noţiunea de algoritm1.2. Reprezentarea unui algoritm1.3. Concepţia unui algoritm1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii1.5. Exemple de algoritmi elementari
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 34
1.3. Conceptia unui algoritm
Pași necesari:1. Problema care va fi rezolvată, trebuie citită cu
atenţie.2. Apoi se stabilesc prelucrările care sunt necesare
obţinerii rezultatelor dorite.Pentru a crea un algoritm eficient trebuie
evidenţiate datele de intrare şi datele de ieşire.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 35
1.3. Conceptia unui algoritm
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 36
Date de intrare
Date de ieșire
ALGORITM
1. ALGORITMI
1.1. Noţiunea de algoritm1.2. Reprezentarea unui algoritm1.3. Concepţia unui algoritm1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii1.5. Exemple de algoritmi elementari
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 37
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
Obiectele cu care lucrează algoritmii sunt:
a) Constanteb) Variabilec) Operaţiid) Expresii
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 38
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
a) Constantele sunt date de un anumit tip care nuse modifică pe parcursul execuţiei unui algoritm.
Pot fi:1. Constante numerice, adică numere întregi sau
reale2. Constante nenumerice, adică şiruri de
caractere cuprinse între apostrofuri3. Constante logice, adevărat şi fals
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 39
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
b) Variabilele sunt date ale căror valori se modificăpe parcursul execuţiei unui algoritm.
Ele se utilizează pentru a păstra dateleiniţiale, sau pentru a păstra rezultatele parţialesau finale ale algoritmului.
Fiecare variabilă va avea o locaţie dememorie asociată ei, unde i se păstreazăvaloarea.
Variabilele pot: naturale, întregi, reale, logicesau şiruri de caractere.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 40
1.4. Obiectele cu care lucreazăalgoritmii
c) Operatorii sunt ceifolosiţi uzuali înmatematică:
1. Operatori aritmetici2. Operatori relaţionali3. Operatori logici
Operatori aritmetici
Operator Semnificaţie
+ Adunare
- Scădere
* Înmulţire
/ Împărţire
Operatori relaţionali
< Mai mic
<= Mai mic sau egal
> Mai mare
>= Mai mare sau egal
= Egal
<> Diferit
Operatori logici
not Negaţie
si Şi (conjuncţie)
sau Sau (disjuncţie)23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 41
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
d) Expresiile sunt formate din constante şi variabilelegate între ele cu ajutorul operatorilor.
Pot fi de mai multe tipuri, în funcţie de tipuloperatorilor si a operanzilor:
1. Expresii aritmetice2. Expresii relaţionale3. Expresii logice
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 42
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
O expresie aritmetică este o expresie carecuprinde:
1. constante2. variabile3. sau funcţii aritmetice elementare legate,
eventual, prin operatori aritmetici.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 43
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
O expresie relaţională poate fi formată din:Două expresii aritmetice legate printr-un singuroperator relaţional (de exemplu: b2 > 4*a*c)
Două variabile nenumerice legate printr-unoperator relaţional (de exemplu:nume1<>nume2)
O variabilă şi o constantă nenumerice legateprintr-un operator relaţional (de exemplu:raspuns=‘da’)
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 44
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
O expresie logică cuprinde:1. constante2. variabile3. sau expresii relaţionale legate prin operatori
logici a cărei valoare este fie adevărat, fie fals.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 45
1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii
Condiţiile care apar în algoritmi vor fiîntotdeauna exprimate prin expresiirelaţionale sau logice.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 46
1. ALGORITMI
1.1. Noţiunea de algoritm1.2. Reprezentarea unui algoritm1.3. Concepţia unui algoritm1.4. Obiectele cu care lucrează algoritmii1.5. Exemple de algoritmi elementari
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 47
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Enunţ:Să se calculeze perimetrul şi aria unui triunghi oarecaredacă se cunosc laturile triunghiului.
Pas 1: Stabilim care sunt datele de intrare si datele deiesire, adică cele care vor fi prelucrate cu ajutorulalgoritmului.
În cazul problemei date, avem:Date de intrare: a, b, şi c numere reale ce reprezintă
laturile triunghiului.Date de iesire: p = perimetrul si s = aria triunghiului
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 48
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Pas 2: Analiza problemeiStabilim condiţiile pe care trebuie să le
îndeplinească datele de intrare pentru a fiprelucrate în cadrul algoritmului.
În cadrul problemei pe care o avem de rezolvat,cunoaştem formula lui Heron pentru calculul arieiunui triunghi dacă se cunosc laturile sale:
unde p reprezintă semiperimetrul triunghiului.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 49
))()(( cpbpappS
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Pas 3: Scriereaalgoritmului în pseudocod:
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 50
real a, b, c, p, S
citeşte a, b, c
p <- a + b + c
scrie ‘Perimetrul triunghiului este ‘, p
p <- p / 2
scrie ‘Aria triunghiului este’, S
stop
c)b)(pa)(pp(pS
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Pas 4: Implementarea algoritmului în limbajul deprogramare dorit - în cazul nostru vom utilizalimbajul C++.
Pas 5: Testarea algoritmului pe date de intrarediferite şi verificarea rezultatelor.
Ultimii doi paşi îi vom scrie dupăprezentarea limbajului C++.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 51
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Enunţ:
Considerăm ecuaţia de gradul I de forma:
ax + b = 0, unde a şi b sunt numere reale.
Să se scrie un algoritm care să rezolve ecuaţia dată pentru
orice două valori a şi b date.
Pas 1: Stabilim care sunt datele de intrare si de iesire, adică
cele care vor fi prelucrate cu ajutorul algoritmului.
În cazul problemei date, avem:
Date de intrare: a, b - numere reale
Date de iesire: x - solutia ecuatiei
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 52
1.5. Exemple de algoritmi elementariPas 2: Analiza problemei
Stabilim condiţiile pe care trebuie să le îndeplineascădatele de intrare pentru a fi prelucrate în cadrul algoritmului.Căutăm cazurile particulare.
În cadrul problemei pe care o avem de rezolvat,cunoaştem următoarele:
Ecuaţia ax+b=0, are solutii reale daca a si b sunt diferite de 0.Cazurile particulare sunt:1) Daca a = 0, atunci ecuatia data are o infinitate de solutii.2) Daca a = 0 si b = 0, atunci ecuatia este nedeterminata3) Daca a ≠ 0 si b ≠ 0, atunci ecuatia are o singura solutie si
anume:
x = -b/a23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 53
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Pas 3: Scriereaalgoritmului în pseudocod:
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 54
real a, b, x
citeşte a, b
dacă a = 0 atunci
scrie ‘Ecuaţia are o infinitate de soluţii’
altfel
dacă b = 0 atunci
scrie ‘Ecuaţia este nedeterminată’
altfel
x<- - b / a
scrie x
sfârşit dacă
sfarşit dacă
stop
1.5. Exemple de algoritmi elementari
Pas 4: Implementarea algoritmului în limbajul deprogramare dorit - în cazul nostru vom utilizalimbajul C++.
Pas 5: Testarea algoritmului pe date de intrarediferite şi verificarea rezultatelor.
Ultimii doi paşi îi vom scrie dupăprezentarea limbajului C++.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 55
Recapitulare
1. Ce este un algoritm?2. Cum se pot reprezenta algoritmii?3. Folosind metoda pseudocod-ului de reprezentare a
algoritmilor, cum se reprezintă structura de decizie?4. Folosind metoda pseudocod-ului de reprezentare a
algoritmilor, cum se reprezintă structura repetitivă cutest iniţial?
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 56
Enunţuri de probleme ce pot fi rezolvate
1. Să se calculeze perimetrul şi aria unuidreptunghi, ştiind laturile sale.
2. Să se calculeze unghiurile(in radiani) unuitriunghi, ştiind laturile sale.
23.03.2014 Curs - Programarea Calculatoarelor 57