programarea calculatoarelor (pc) · 2016. 10. 25. · de ce alegem un limbaj de programare de nivel...

Curs Programarea Calculatoarelor © Ovidiu Grigore

Programarea Calculatoarelor (PC)

Curs: prof. dr. ing. Ovidiu GRIGORE

date contact: sala: B319a / B134

tel: 021 402 4897

e-mail: [email protected]

url: ai.pub.ro/~ovidiu

Laborator:

conform orarului

notare pe parcurs

colocviu laborator in ultima sedinta

problema cu rezolvare practica


Notare:

Semestru: Lucrare verificare (sapt. 7/8) / Tema de casa 30 pct.

Nota laborator (teme+colocviu) 30 pct.

Sesiune: Examen (scris) 40 pct.

In examen se intra NUMAI daca la probele din timpul semestrului s-

au obtinut MIN 50% punctaj.

In sesiunile de restante se repeta NUMAI examenul (40pct)

daca la probele din timpul semestrului s-au obtinut MIN 50% punctaj.

Pentru promovare trebuie obtinute cel putin 50 pct.


Bibliografie:

Ov. Grigore, Programare in C, Ed. Printech, Bucuresti,2000;

F. Ionescu, “Elemente de programare orientata pe obiecte”, Ed.

Printech, Bucuresti,2000;

D. Somnea, D. Turturea, “Initiere in C++”, Ed.Tehnica, Bucuresti, 1993;

L. Negrescu, “Limbajele C si C++ pentru incepatori”, Editura

MicroInformatica, Cluj, 1998.

Surse internet:

http://ai.pub.ro/content/PC.html

Conventie definire nume in C++

http://geosoft.no/development/cppstyle.html


Etapele realizarii unei aplicatii software:

1. Formularea problemei

2. Formalizarea problemei

3. Elaborarea/proiectarea algoritmului

4. Stabilirea resurselor

5. Scrierea codului sursa, folosind sintaxa limbajului

6. Compilare = verificare sintaxa

7. Depanarea erorilor

8. Testarea aplicatiei.

9. Scrierea documentatiei

10. Explorarea/utilizarea aplicatiei (Lansare pe piata)


Etapele realizarii unui program:

1. Formularea problemei

- De obicei se face de către client, persoana fără experiență în

programare

- E posibil sa nu fie o formulare clară sau completă

- Trebuie să pună in evidenta:

• entitățile (date) de intrare;

• ce se dorește sa se obțină in final (date de ieșire);

• pe cat este posibil sa se specifice demersul care trebuie efectuat

pentru a ajunge de la intrare către ieșire

- Daca sunt necesare/cunoscute, trebuie specificate modul de

alcatuire/organizare a datelor de intrare si a celor de ieșire



2. Formalizarea problemei

- Se identifica parametrii/variabilele problemei (eventual tipul lor).

- Se alege metoda teoretica de rezolvare a problemei; se determina

formulele matematice care sunt implicate in rezolvarea problemei.

Este o etapa de punere in evidenta a cunoștințelor teoretice din

domeniul problemei (matematica, fizica, economie, etc).

- Se pun în evidență condițiile inițiale și restricțiile referitoare la datele

de intrare, respectiv la soluțiile posibile.

- Se aleg metodele numerice folosite in rezolvarea problemei. Se

analizează cu atenție stabilitatea și convergența metodei, tipul,

mărimea și propagarea erorilor, precizia rezultatelor.

- Se estimează necesarul de memorie și timpul de prelucrare

(complexitate de calul)




- Stabilirea succesiunii etapelor de prelucrare, necesare realizării unei

sarcini propuse (rezolvării unei probleme) = elaborare algoritm

- Pentru dezvoltarea un algoritm, dar si pentru verificarea,

optimizarea, depanare mai ușoară și mai eficientă, este bine ca un

algoritm sa fie reprezentat prin una dintre următoarele metode:

- scheme logice

- pseudocod




Reprezentarea algoritmilor prin scheme logice (Flowchart)

- Avem la dispoziție un număr finit de blocuri prin îmbinarea

(înlănțuirea) cărora trebuie elaborat algoritmul cerut.

- Execuția etapelor de prelucrare (a blocurilor) se face secvențial,

adică la fiecare moment se executa un singur bloc, după care urmează

următorul, etc.





Blocul de pornire

Blocul de oprire

Blocul de citire date

START

STOP

Citeste

date_de_intrare





Blocul de scriere/afisare date

Blocul de atribuire

Blocul ramificatie/decizie

C = conditie,

poate fi adevarata sau nu(falsa)

Scrie

date_de_iesire

v = e

CNU DA





Exemplu: Calcularea mediei a doua numere, a si b

START

STOP

Citeste a,b

a=0,b=0

m=(a+b)/2

Scrie m




Reprezentarea algoritmilor prin pseudocod

Conceptul, similar schemelor logice (evidențierea pașilor algoritmului),

însă sub o forma mai apropiata limbajului natural și celui de

programare:

- Sunt puse la dispoziție un număr finit de propoziții/comenzi

/instrucțiuni cu structura (sintaxa) standard (nu poate fi modificata).

- Numai prin îmbinarea (înlănțuirea) unor astfel de comenzi trebuie

rezolvata aplicația.

- Execuția etapelor de prelucrare (a blocurilor) se face secvențial,

adică la fiecare moment se executa o singura comanda, după care

urmează următoarea, etc.




Reprezentarea algoritmilor prin pseudocod. Setul de comenzi

• Citirea datelor: Citeste lista_date

• Tiparire/scriere date: Scrie lista_date

• Atribuire: variabila ← expresie

Ex.: a ← b+c

• Instructiunea decizionala:

Daca expresie_logica atunci

bloc_instrunctiuni

Altfel

bloc_instrunctiuni

sfDaca





• Ciclu cu contor:

Pentru contor = V_init, V_final [, pas] executa

bloc_instrunctiuni

sfPentru

• Ciclu cu test initial:

CatTimp expresie_logica executa

bloc_instrunctiuni

sfCatTimp





• Ciclu cu test final:

Repeta

bloc_instrunctiuni

CatTimp expresie_logica

Tema: 1. Sa se scrie echivalentul unui ciclu cu test inițial, folosind un ciclu cu test final. Si invers.

2. Sa se reprezinte prin scheme logice:

- ciclu cu contor

- ciclu cu test inițial

- ciclu cu test final





Exemplu: Calcularea/afisarea minimului a doua numere citite.

Citeste a, b

min ← a

Daca b < min atunci

min ← bsfDaca

Scrie min

Tema: S-a depus la o bancă suma de S lei pe termen de 6 luni. Cunoscând că dobânda anuală oferită de bancă este de d %, să se determine suma aflată în cont la sfârşitul termenului de depunere. Daca la terminarea termenului, depozitul se prelungeste automat cu capitalizarea dobanzii, sa se afle suma obtinuta dupa n termene.



4. Stabilirea resurselor

- Pe baza analizei algoritmilor se specificațiile hardware,

echipamentele (periferice) necesare: parametrii procesor, dimensiune

/ tip memorie, memorie externă, etc.

- Limbajul în care urmează să fie scris programul se stabilește in

funcție de scopul si modul de utilizare a aplicației:

- Daca este dezvoltată pentru un sistem de calcul anume și un

sistem de operare dat (specificații stricte).

- Daca se dorește a fi multi-platforma (cross-platform), la nivel

hardware (să ruleze pe sisteme de calcul cu arhitecturi diferite)

sau pentru a putea fi executat pe mai multe sisteme de operare

(MacOS, Windows, Linux, Android, etc)



5. Scrierea codului sursa

- Pornind de la algoritmul scris anterior se dezvolta aplicația folosind

sintaxa limbajului ales.

- Codul sursa trece, în general, prin mai multe etape de rafinare,

urmarindu-se optimizarea timpului de execuție, optimizarea

resurselor (memorie), etc.




De ce alegem un limbaj de programare de nivel înalt??

1. Limbajul mașină

- Mașinile/sistemele de calcul folosesc în interiorul lor, pentru a

stoca, transmite date, pentru a primi sau executa comenzi, un

limbaj binar (cu doua valori posibile, notate 0, respectiv 1),

numit limbaj mașină (este specific mașinii de calcul:

procesorului, arhitecturii sale).

- Programarea in limbaj mașină este posibila, însă extrem de

complicată.

- Codurile numerice asociate comenzilor sunt greu de reținut.

(exemplu: adunarea = 5B, scadearea = 5C)





2. Limbaj de asamblare

- Pentru ușurarea „dialogului” cu mașina, s-a introdus limbajul de

asamblare, care folosește comenzi specifice, particulare fiecărui

procesor.

- Comenzile sunt sub forma de cuvinte cheie (sub formă prescurtată),

numite mnemonice. Setul de comenzi coincide cu setul de operații al

procesorului. (ex. : mov , push , int , etc. )

- Comenzile se dau la nivel de bază, folosind adresele memoriei,

accesarea regiștrilor procesorului, etc.

Exemple: lea ax, v; încarcă în registrul ax adresa variabilei v

mov ax, v; încarcă în registrul ax conţinutul variabilei v



Limbaj de asamblare

Exemplu: Fișierul sursă "hello.asm", scris în asembler X86, afisareamesajului “Hello World”:

.MODEL SMALL

.DATA

sir DB 'Hello World$'

.STACK 64

.CODE

START:

mov AX,@DATA

mov DS,AX

mov AH,9

mov DX,OFFSET sir

int 21H

mov AH,4CH

int 21H

END START





3. Limbaj de nivel înalt

- Comenzile se apropie foarte mult de limbajul natural => simplificarea scrierii programelor.

- În general nu se lucrează la nivel de memorie/adrese. Exista limbaje (precum C, C++) la care se lucrează suficient de mult la nivel de memorie, motiv pentru care se numesc de nivel mediu.

- Sunt ascunse mecanismele de prelucrare la nivel de baza (procesor, memorie) => ușurința in abordare, performanțe mai slabe

- Ca și limbajul natural, limbajul de nivel înalt are definite un set de reguli sintactice și semantice.





3. Limbaj de nivel înalt

- Calculatorul/Procesorul lucrează numai in limbaj mașină

(binar). Scrierea programelor in limbaj de nivel înalt

presupune existența unei etape de translatare a codului din

limbaj înalt în limbajul mașina pe care-l cunoaște procesorul.

- Translatarea codului in limbaj mașină se poate face folosind

• compilator

• interpretor


Etapele realizarii unui program executabil (fișier .exe)

1. Editare codului sursa (fișier .cpp) = înșiruire de instrucțiuni

(comenzi) ale limbajului respectiv.

2. Compilare = translatează codul sursă în cod obiect (fișier .obj),

comenzi în limbaj mașină. Se execută în mai multe faze:

a) preprocesare = prelucrează o serie de comenzi speciale,

numite directive de preprocesare (încep cu #). Sunt eliminate

spațiile albe.

b) Verificare sintactică = sunt verificate regulile de alcătuire

(sintaxa) a instrucțiunilor. Daca sunt erori de sintaxă,

procesul de translatare se întrerupe, iar acestea sunt

semnalate sub forma unei liste de erori.

3. Linkeditare (editarea legăturilor) = “leagă” modulele obiect,

rezolvă referințele către funcțiile externe și rutinele din biblioteci, în

final produce cod executabil, (fisier .exe)


Erori in procesul de realizarea unui program

Exista 3 mari categorii de erori care pot apărea în realizarea unui

program:

1. Erori de compilare = în general sunt erori de sintaxă.

3. Erori de linkeditare = nu sunt gasite bibliotecile, sau funcțiile

externe la care se face referire in cod

4. Erori de execuție = erori care apar în timpul executării

programului. Unele sunt semnalate (împărțirea la zero, depașirea

memorie ce se poate aloca, etc), altele nu sunt semnalate, programul

se execută greșit, rezultatul obținut este eronat, motiv pentru care

programele trebuie sa treacă printr-o etapă de testare foarte

riguroasă, in speranța găsirii tuturor situațiilor de execuție eronată

(se realizează scenarii de execuție în care sunt simulate situații

diverse, in special cazurile atipice/singulare)


Tehnici (moduri) de programare

Programare procedurala → accentul se pune pe descompunerea

programului în proceduri (funcții) care sunt apelate în

ordinea de desfășurare a algoritmului. Limbajele care

suporta aceasta tehnica de programare trebuie să asigure

posibilități de transfer a argumentelor către funcții și de

returnare a valorilor rezultate. Limbajul Fortran a fost

primul limbaj de programare procedurala . Au urmat

Algol60, Algol68, Pascal, C…

→ avantaje: dezvoltarea și depanarea ușoară,

prin lucru cu blocuri de cod mai mici; posibilitatea de

reutilizare a unor funcții deja definite pentru alte părți ale

aplicației


Programare modulara → creșterea cerințelor pentru aplicațiile software

=> creșterea dimensiunii programelor, a complexității

algoritmilor și a implementării acestora

=> efort de organizare mai bună a datelor și funcțiilor de

prelucrare

=> schimbarea conceputului de structurare / asociere între

procedurile de prelucrare si datele folosite de acestea

=> apare necesitatea izolării procedurilor și a datelor în module

separate (relativ independente), care să interacționeze între ele cât

mai puțin.



Programare modulara → descompunerea unui program în module, care

încorporează o parte din datele programului și funcțiile care le

manevrează

→ avantaj principal: separarea/izolarea datelor

folosite în module diferite =

. tehnica (incipientă) de ascunderea/protejarea datelor.

Observații: - in interiorul unui modul se aplica principii de programare

procedurala;

- Gruparea de date si proceduri în module nu implica și o

asociere conceptuală



Programare obiect orientată → descompunerea aplicației la nivel conceptual (abstractizari), fiecare conținând date și proceduri proprii;

→ utilizeaza mecanismele: abstractizare, încapsulare, ierarhizare, moștenire… etc.

Observație: S-a pornit de la o descompunere algoritmica a aplicațiilor, s-a ajuns la o descompunere conceptuala a lor

Exemplu: Dezvoltarea aplicațiilor vizuale (MS Visual C++), împărțirea în 3 clase principale (concepte):

MainFrame (interfata cu utilizatorul)=comenzi, butoane, meniu

Document = stocare/salvare/citire date, prelucrare

View = vizualizare date


programarea calculatoarelor (pc) · 2016. 10. 25. · de ce alegem un limbaj de programare de nivel...

Documents