Podstawy Programowania

Transkrypt

1 Podstawy Programowania Łukasz Kuszner kuszner/ Wykład, 2012/13 : Strona 1 z 78

2 1. Zasady Cel Poznać podstawy języka C, zbudować dobre podstawy do dalszej nauki programowania. Zaliczenie Zaliczenie zajęć praktycznych Wykład kończy się egzaminem pisemnym : Strona 2 z 78

3 2. Książki Język ANSI C, Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, WNT. Język C. Wskaźniki. Vademecum profesjonalisty, Kenneth A. Reek (Pointers on C), Helion. Inne książki traktujące o języku C lub rozdziały dotyczące programowania proceduaralnego z książek traktujących o prograwmowaniu w C++. : Strona 3 z 78

4 Inne System pomocy Visual Studio Pomoc na stronach firmy Micrososft strony pomocy HowTo, man i info z dystrybucji Linux a - programy przykładowe - ogólnodostępny zbiór zadań i sędzia online - ogólnodostępny zbiór łatwych zadań na dobry początek w języku polskim : Strona 4 z 78

5 Narzędzia Visual Studio Sphere Online Judge (spoj.pl) Ewentulanie inne środowiska zintegrowane (ang. IDE - Integrated development environment): Code::Blocks,... ) Kompilatory usostępnione na licencji GNU (GCC, DJGPP,... ), edytory kodu (emacs, vim, notepad++,... ), debugger (gdb,... ). Kompilator online (ideone.com). : Strona 5 z 78

6 3. Historia języka C Język C jest strukturalnym językiem imperatywnym rozwijanym początkowo głównie w ramach systemu UNIX. Poprzednikiem C był interpretowany język B, który Ritchie rozwinął w język C. Pierwszy okres rozwoju języka to lata W roku 1973 w języku C udało się zaimplementować jądro (kernel) systemu operacyjnego Unix. W 1978 roku Brian Kernighan i Dennis Ritchie opublikowali dokumentację języka p.t. C Programming Language (wydanie polskie: Język ANSI C). C stał się popularny poza Laboratoriami Bella (gdzie powstał) po 1980 roku, i stał się dominującym językiem do programowania systemów operacyjnych i aplikacji. Na bazie języka C w latach osiemdziesiątych Bjarne Stroustrup stworzył język C++, który wprowadza możliwość programowania obiektowego. : Strona 6 z 78

7 Standardy C Pierwsze wersje systemu UNIX były rozpowszechniane w szkołach wyższych wraz z pełnym kodem źródłowym napisanym w języku C. Potrzeba stworzenia standardu języka wynikała z jego popularności - coraz więcej osób z niego korzystało (głównie na uniwersytetach). Amerykański standard języka - ANSI C ( ) - stanowił znaczne rozszerzenie w stosunku do wersji Kernighan a i Ritchie go. Kolejna wersja standardu języka: ISO 9899:1990 była modyfikacją standardu ANSI. Język zgodny z tą wersją standardu określany jest nieformalnie jako C89. Od tego czasu powstało wiele uaktualnień tej normy na przykład powszechnie obowiązująca C99. : Strona 7 z 78

8 Zastosowania Programowanie niskopoziomowe: sterowniki Implementacja fragmentów systemu o zwiększonych wymaganiach efektywnościowych Dlaczego jeszcze warto nauczyć się C? Popularne języki wysokiego poziomu mają składnię opartą na C (C++, Java, C#). Elementy składniowe języka występują w zasadzie we wszystkich językach imperatywnych. Od czegoś trzeba zacząć. : Strona 8 z 78

9 4. Tworzenie oprogramowania Tworzenie oprogramowania zaczyna się od powstania potrzeby jego istnienia. W naszym wypadku tą potrzebą jest proces kształcenia w którym bierzemy udział. Kolejne fazy, jakie można wyodrębnić to: analiza problemu i tworzenie zarysu projektu, projektowanie, tworzenie specyfikacji technicznej, pisanie kodu, testowanie i debugowanie. wdrożenie i utrzymanie Na zajęciach będą nas interesować głównie elementy związane z kodowaniem, testowaniem i debugowaniem. : Strona 9 z 78

10 Pisanie kodu i kompilacja Przykład 1. #include<s t d i o. h> int main ( ) { p r i n t f ( Hello world!\n ) ; return 0 ; } Mówiąc w dużym skrócie powyższy program musi zostać przetłumaczony z kodu źródłowego na język maszyny. Program, który do tego służy nazywamy kompilatorem, a sam proces tłumaczenia kompilacją. : Strona 10 z 78

11 Elementy kodu programu Program w języku C musi zawierać funkcję main. Funkcja main, podobnie jak każda inna funkcja w C ma następującą postać: <typ zwracany> <nazwa>(<parametry>) { <kod funkcji> } Nasz program zawiera tylko i wyłącznie funkcję main, która nie ma żadnych parametrów i składa się z dwóch instrukcji: printf("hello world!\n");, ta wypisuje tekst zawarty w cudzysłowie, oraz return 0;, ta nakazuje zakończenie działania funkcji, a w wypadku funkcji main również i programu oraz przekazanie wartości 0. Typem zwracanym przez main jest int typ całkowitoliczbowy. Wartość 0 zostaje przekazana do systemu i oznacza poprawne wykonanie programu. : Strona 11 z 78

12 : Pliki nagłówkowe W plikach nagłówkowych (zwyczajowo mają one rozszerzenie.h) znajdują się deklaracje funkcji bibliotecznych. Przykładowo funkcja biblioteczna printf znajduje się w domyślnie włączanym nagłówku stdio.h. Do włączenia nagłówka używamy dyrektywy #include: Strona 12 z 78

13 Struktura programu Kod programu może zostać umieszczony w jednym bądź wielu plikach. Program składa się z dyrektyw preprocesora, definicji typów, funkcji oraz zmiennych. zbudowane są z instrukcji, z których każda zakończonych średnikiem. Instrukcje składają się ze słów kluczowych, operatorów, nazw zmiennych oraz znaków grupujących i separujących (nawiasy, przecinki, średniki). : Strona 13 z 78

14 : Uruchomienie programu Program zaczyna działanie od wykonania funkcji main. Pozostałe funkcje mogą być napisane przez programistę lub pochodzić z bibliotek. Przed uruchomieniem program należy skompilować i scalić (linkowanie, konsolidacja) z funkcjami bibliotecznymi. Strona 14 z 78

15 5. Edycja kodu źródłowego Pożądane cechy edytora kodu programu: Podświetlanie składni Wielokrotne cofnij/powtórz Zaznaczanie blokowe Parowanie nawiasów Autowcięcia Autouzupełnianie Ukrywanie części kodu Ukrywanie części tekstu Integracja z kompilatorem Możliwość sprawdzania pisowni (np. w komentarzach) Łatwość obsługi Niska cena Zasady : Strona 15 z 78

16 6. to proces automatycznego tłumaczenia kodu napisanego w jednym języku programowania na inny (kod maszynowy lub kod pośredni). Dane wejściowe najczęściej nazywa się kodem źródłowym. Program wykonujący tłumaczenie to kompilator. Przeważnie kompilacja jest częścią większego procesu tłumaczenia, a tworzony w jej trakcie kod wynikowy jest przekazywany do linkera (konsolidatora). : Strona 16 z 78

17 : Proces przetwarzania kodu źródłowego preprocessing - przetworzenie wstępne, na przykład włączenie plików nagłówkowych kompilacja konsolidacja - łączenie skompilowanych modułów i utworzeniu pliku wykonywalnego. Strona 17 z 78

18 : Strona 18 z 78

19 Etapy kompilacji Faza wstępna - odczyt i analiza kodu na podstawie reguł języka, tworzenie reprezentacji pośredniej kodu źródłowego w postać grafu lub drzewa zależności. Analiza leksykalna - rozdzielenie kodu na elementarne jednostki języka programowania zwane tokenami. Analiza składniowa - dopasowanie tokenów do gramatyki języka (sprawdzenie, czy kod źródłowy był poprawny składniowo) Analiza semantyczna - określenie znaczenia poszczególnych tokenów. Przykładem może być sprawdzanie, czy nie występuje niezgodność typów. Optymalizacja - reprezentacja pośrednia jest upraszczana tak, aby program otrzymany na jej podstawie charakteryzował się pewnymi cechami (np. większą wydajnością lub mniejszą objętością). Generacja kodu na podstawie reprezentacji pośredniej generowany jest kod wynikowy. Zasady : Strona 19 z 78

20 Dyrektywy preprocesora #include... - dyrektywa włączająca tekst innego pliku źródłowego w miejscu jej wystąpienia w pliku podlegającym aktualnie przetwarzaniu, przy czym możliwe jest zagłębione występowanie dyrektywy include #define i #undef definiowanie symboli dla warunkowej kompilacji #if, #elif, #else, and #endif - warunkowe włączanie i wyłączanie fragmentów kodu źródłowego inne: #pragma, #error, #warning,... : Strona 20 z 78

21 Dyrektywy preprocesora - przykład Zabezpieczenia plików nagłówkowych przed wielokrotnym dołączaniem do tego samego projektu. Jeżeli treść pliku nagłówkowego nazwa.h zawiera instrukcje: #ifndef #define NAZWA H NAZWA H //... treść właściwa... #endif to przy kolejnej próbie włączenia pliku cała treść właściwa zostanie pominięta. : Strona 21 z 78

22 Błędy kompilacji Bezproblemowy przebieg kompilacji programu jest rzadkim zjawiskiem nawet u doświadczonych programistów. Przykład 2. int main ( ) { p r i n t f ( Hello world!\n ) //Brak średnika return 0 ; } Powyższy przykład jest błędny. Próba kompilacji takiego programu zakończy się niepowodzeniem. Przykładowe komunikaty wyświetlone przez kompilator mogą mieć następującą postać: Przykład 3. hello.c: In function main : hello.c:4: error: syntax error before "return" Kompilator uznał, że błąd znajduje się w linii 4 przed słowem return, mimo że średnik zwyczajowo piszemy bezpośrednio po instrukcji. Mimo to sytuacja jest wielce komfortowa; otrzymaliśmy precyzyjny komunikat o błędzie, który łatwo poprawić. Zasady : Strona 22 z 78

23 7. (ang. debugging = odpluskwianie) - proces śledzenia działania systemu mikroprocesorowego lub programu komputerowego za pomocą specjalnego programu - debugera w celu wychwycenia i naprawy błędów w działaniu uruchamianego urządzenia lub oprogramowania. Istotą uruchamiania przy pomocy debugera jest możliwość wykonywania programu w trybie pracy krokowej lub z zastawianiem tzw. pułapek (ang. breakpoints), czyli miejsc w programie, po osiągnięciu których dalsze wykonywanie programu jest zatrzymywane, a także podglądania i ew. zmiany zawartości rejestrów, pamięci itd. : Strona 23 z 78

24 : 8. : kod źródłowy, kompilacja, pliki nagłówkowe, Strona 24 z 78

25 : Zadanie 1. Scharakteryzuj przydatność do tworzenia oprogramowanie następujących edytorów tekstu: Notatnik, Microsoft Word, innego wybranego edytora. Zadanie 2. Napisz, skompiluj i wykonaj swój pierwszy program w C. Zadanie 3. Poznaj i wypróbuj podstawowe opcje kompilatora. Strona 25 z 78

26 9. Jak wiemy, komputer operuje na danych binarnych, można myśleć, że dane w pamięci komputera to ciągi liczb złożone z 0 i 1. Sposób interpretacji przechowywanych danych zależy od ich typu. Wspomniano już o typie całkowitoliczbowym int. Typ char odnosi się do danych znakowych. Popatrzmy na poniższy przykład: Przykład 4. #include<s t d i o. h> int main ( ) { int a=75; char z ; p r i n t f ( a = %d\n, a ) ; z=a ; p r i n t f ( z = %c\n, z ) ; p r i n t f ( z = %d\n, z ) ; return 0 ; } Zasady : Strona 26 z 78

27 Komentarz Najpierw została zadeklarowana zmienna a typu liczbowego int z wartością początkową 75. Liczba ta została wypisana instrukcją printf. Następnie wartość ta została podstawiona do zmiennej typu znakowego z i również wartość tej zmiennej została wypisana. Tym razem na ekranie zobaczymy jednak literę K, której kodem ASCII jest 75. Kolejne wypisanie każe traktować zmienną znakową z jako liczbę (specyfikator %d) i znowu na ekranie zobaczymy liczbę 75. Później zobaczymy, że z punktu widzenia kompilatora nie ma różnicy między znakami, a kodami ASCII znaków. : Strona 27 z 78

28 : Interpretacja i rozmiar Kolejną różnicą między typami danych jest ich rozmiar. Typ char ma jeden bajt, czyli 8 bitów, a typ int ma co najmniej 2 bajty (16 bitów) to gwarantuje standard, faktycznie w systemie Linux typ ten ma 4 bajty (32 bity). W każdym razie jest to typ szerszy niż char, co pokazuje poniższy przykład. Strona 28 z 78

29 Przykład 5. #include<s t d i o. h> int main ( ) { int a=322; char z ; } p r i n t f ( a = %d\n, a ) ; z=a ; p r i n t f ( z = %c\n, z ) ; p r i n t f ( z = %d\n, z ) ; return 0 ; Po podstawieniu z=a zmienna z ma wartość B litery o kodzie 66 (reszta z dzielenie 322 przez 256). : Strona 29 z 78

30 Typy zmiennoprzecinkowe i zaokrąglenia W języku C możliwe jest również operowanie na liczbach niecałkowitych. Umożliwiają to typy float i double. Nazywa się je zmiennoprzecinkowymi ze względu na specjalny format zapisu. Przykład 6. #include<s t d i o. h> int main ( ) { float x =1.5; p r i n t f ( x=%f \n, x ) ; return 0 ; } : Strona 30 z 78

31 Operatory Dotychczas poznaliśmy jeden operator =. Jest to dwuargumentowy operator przypisania. Wyrażenie a=b oznacza, że lewemu operandowi a przypisuje się wartość b. Inne operatory to np.: + dodawanie, - odejmowanie, * mnożenie, > porównanie: lewy większy od prawego, < porównanie: lewy mniejszy od prawego, == porównanie: lewy równy prawemu. : Strona 31 z 78

32 Proste typy danych W języku C występuje tylko kilka podstawowych typów danych: char jeden bajt, typ znakowy int typ całkowity, standard ANSI określa rozmiar na co najmniej dwa bajty float typ zmiennoprzecinkowy pojedynczej precyzji double typ zmiennoprzecinkowy podwójnej precyzji : Strona 32 z 78

33 Kwalifikatory typów Kwalifikatory rozmiaru typów liczbowych short int (krótki int, nie dłuższy niż int) long int (długi int, przynajmniej 4 bajty) long double typ zmiennoprzecinkowy rozszerzonej precyzji Przykład 7. short int a ; long int b ; long double c ; : Strona 33 z 78

34 Kwalifikatory typów c.d. Kwalifikatory: signed (liczby ze znakiem) unsigned (liczby bez znaku ) można stosować z typem char lub dowolnym typem całkowitym, Przykład 8. signed char a ; / 128 <= a <= 127 / unsigned int b ; / 0 <=b <= 255 / signed long int l i ; : Strona 34 z 78

35 : 10. grupowanie instrukcji - nawiasy klamrowe { } wybór wariantowy (if, switch) pętle (iteracje) - powtarzanie instrukcji, bądź grupy instrukcji ze sprawdzeniem warunku zatrzymania (for, do, while). Strona 35 z 78

36 Grupowanie instrukcji Każda instrukcja musi być zakończona średnikiem, np: x = 0 ; p r i n t f ( Hello ) ; return 1 ; Nawiasy klamrowe służą do grupowania instrukcji w instrukcję złożoną, czyli blok, np.: { } x = 0 ; p r i n t f ( Hello ) ; return 1 ; : Strona 36 z 78

37 Instrukcja warunkowa Instrukcje warunkowe stosujemy wszędzie tam, gdzie dalszy przebieg sterowania ma dwa warianty. Przykład 9. #include<s t d i o. h> int main ( ) { int a ; p r i n t f ( Podaj l i c z b ę : ) ; scanf ( %d,&a ) ; } i f ( a%2==0) p r i n t f ( l i c z b a parzysta\n ) ; else p r i n t f ( l i c z b a n i e p a rzysta\n ) ; return 0 ; : Strona 37 z 78

38 : Instrukcja warunkowa (2) if (<CL>) else <IN1> <IN2> Sprawdzana jest wartość wyrażenia <CL>, w przypadku gdy jest różna od zera wykonywana jest instrukcja lub instrukcja złożona <IN1>, w przeciwnym wypadku wykonywane jest <IN2>. Strona 38 z 78

39 Program Warunek Trójkąta Problem: Napisać program sprawdzający czy z podanych trzech długości można zbudować trójkąt. Wejście: liczby całkowite: a, b, c Wyjście: odpowiedź TAK lub NIE Rozwiązanie: Wczytujemy 3 liczby ze standardowego wejścia. Należy sprawdzić warunki: a+b > c, a+c > b oraz b+c > a. Jeżeli wszystkie warunki są spełnione, drukujemy TAK, w przeciwnym razie drukujemy na wyjście NIE. : Strona 39 z 78

40 Program Warunek Trójkąta (2) #i n c l u d e <s t d i o. h> int main ( ) { int a, b, c ; scanf ( %d%d%d, &a, &b, &c ) ; i f ( a + b > c ) i f ( b + c > a ) i f ( a + c > b ) p r i n t f ( TAK ) ; else p r i n t f ( NIE ) ; else p r i n t f ( NIE ) ; else p r i n t f ( NIE ) ; return 0 ; } : Strona 40 z 78

41 using System ; public c l a s s Test { public static void Main ( ) { int a, b, c ; s t r i n g s ; try { s = Console. ReadLine ( ) ; a = int. Parse ( s ) ; s = Console. ReadLine ( ) ; b = int. Parse ( s ) ; s = Console. ReadLine ( ) ; c = int. Parse ( s ) ; i f ( a + b > c && b + c > a && a + c > b ) Console. WriteLine ( TAK ) ; else Console. WriteLine ( NIE ) ; } catch ( Exception e ) { Console. WriteLine ( Nie podano l i c z b y ) ; } } } Zastąpienie kolejnych warunków jednym, spójnik logiczny && (lo- Zasady : Strona 41 z 78

42 Częste błędy Uwaga na niejednoznaczności: #include<s t d i o. h> main (){ int a=3; i f ( a<2) i f ( a>0) p r i n t f ( a=1 ) ; else p r i n t f ( a<=0 ) ; } Do którego if odnosi się else? Zawsze używaj nawiasów klamrowych, unikniesz wielu niepotrzebnych błędów. Kompilator oznajmia ten fakt programiście w następujący sposób (używając np. opcji -Wall): prb.c: In function main : prb.c:5: warning: suggest explicit braces to avoid ambiguous else : Strona 42 z 78

43 : Wybór wielowariantowy W sytuacji, gdy wybieramy spośród wielu możliwych wariantów pomocna może się okazać konstrukcja switch. Strona 43 z 78

44 Przykład 10. #include<s t d i o. h> int main (){ char c ; p r i n t f ( podaj l i t e r ę : ) ; scanf ( %c,&c ) ; switch ( c ){ case A : case E : case I : case O : case U : case Y : p r i n t f ( Wielka l i t e r a \n ) ; case a : case e : case i : case o : case u : case y : p r i n t f ( %c j e s t samogłoską\n, c ) ; break ; default : i f ( c<= z && c>= A ) p r i n t f ( %c j e s t spółgłoską\n, c ) ; else p r i n t f ( to nie l i t e r a \n ) ; i f ( c<= Z && c>= A ) p r i n t f ( Wielka l i t e r a \n ) ; break ; } return 0;} Zasady : Strona 44 z 78

45 Wybór wielowariantowy 2 switch (<CL>) { case <LAB1>: <IN1> case <LAB2>: <IN2>... default <IN3> } Wyrażenie <CL> użyte jako selektor wyboru musi przyjmować wartości całkowite, etykiety muszą być stałymi całkowitymi. Wykonanie instrukcji switch-case: Wyrażenie porównywane jest kolejno z etykietami, jeżeli jedna z etykiet ma wartość wyrażenia, to wykonywane są instrukcje po niej następujące. Instrukcje po etykiecie default są wykonywane, jeżeli żadna z etykiet nie ma wartości równej selektorowi wyboru. Aby uniknąć sprawdzania kolejnych przypadków, stosujemy instrukcję break. : Strona 45 z 78

46 Pętla while while (<CL>) <IN> Dopóki warunek po słowie while jest spełniony dopóty blok instrukcji ograniczony {} będzie wykonywany. Trzeba zwrócić uwagę, by pętla miała prawidłowy warunek końca i nie mogło zdarzyć się tak, iż będzie się ona wykonywać w nieskończoność. W ogólności problem stwierdzenia, czy program się zatrzyma, czy też nie, jest trudny. Popatrzmy na poniższy przykład. : Strona 46 z 78

47 Przykład 11. #include <s t d i o. h> int main ( ) { int a, i =0; p r i n t f ( Podaj l i c z b ę całkowitą : ) ; scanf ( %d,&a ) ; p r i n t f ( \n ) ; while ( a>1) { i f ( a%2) a=3 a+1; else a=a /2; i ++; p r i n t f ( a=%d\n, a ) ; } p r i n t f ( \n Liczba i t e r a c j i : %d\n, i ) ; return 0 ; } Możemy zapytać, czy ta pętla się zawsze kiedyś zatrzyma. Jest to znany problem Collatz a. Dotychczas nie udało się go rozwiązać. Problem ten jest szczególnym przypadkiem problemu stopu, o którym wiadomo, że jest niealgorytmiczny (wiemy, że nie istnieje algorytm, który go rozwiązuje). Zasady : Strona 47 z 78

48 Wydruk dla a=7 : liczba iteracji : 16 : Strona 48 z 78

49 Pętla for Pętla for jest szczególnym przypadkiem pętli while. Zapisujemy ją w postaci: for(<in1>;<in2>;<in3>) <IN4> gdzie: <IN1> zwykle inicjuje licznik pętli, <IN2> jest warunkiem końca, <IN3> steruje licznikiem w każdym kroku, <IN4> jest instrukcją lub blokiem instrukcji wykonywanym cyklicznie. Zwrot ten jest równoważny zapisowi: <IN1>; while (<IN2>){ <IN4>; <IN3>; } : Strona 49 z 78

50 Pętla for (2) Pętle for często stosujemy do powtarzania pewnych operacji określoną liczbę razy, tak jak w przykładzie poniżej. Przykład 12. int main ( ) { int i ; for ( i =0; i <10; i++) p r i n t f ( Hello world! %d times\n, i ) ; return 0 ; } : Strona 50 z 78

51 : Pętla do while do <IN> while (<CL>); Tu najpierw wykonuje się instrukcje, a następnie oblicza wyrażenie <CL> i jeśli jest prawdziwe, to następuje powrót do początku pętli. Strona 51 z 78

52 : 11. (leksemy) są to niezależne, oddzielone separatorami (spacja, średnik, przecinek) fragmenty kodu źródłowego, np. int (typ zmiennej), scanf (identyfikator nazwa funkcji bibliotecznej), for, while (słowa kluczowe), "Ala" (literał). Strona 52 z 78

53 Identyfikatory Identyfikatory są to nazwy zmiennych lub funkcji. Identyfikator jest sekwencją liter, cyfr i znaków podkreślenia ( ). Rozróżniane są małe oraz duże litery (ang. case sensitive). Pierwszy znak identyfikatora nie może być cyfrą. Identyfikator nie może być słowem kluczowym (słowem zastrzeżonym dla języka). (za- Należy unikać stosowania nazw zaczynających się od rezerwowane dla bibliotek). : Strona 53 z 78

54 Słowa kluczowe Podane poniżej napisy są w języku C słowami kluczowymi (nie mogą być nazwami zmiennych i funkcji): char, int, float, double, enum, void, long, short, signed, unsigned, const, static, volatile, extern, register, struct, union, for, while, do, switch, case, default, if, else break, continue, return, goto, inline, sizeof, typedef : Strona 54 z 78

55 Literały Literał to wartość wpisana bezpośrednio w kod programu. Każdy literał (np. liczba 2 występująca w wyrażeniu: x=2*x) ma określony typ. Literały całkowite typ int 1234L - typ long int 1234U - typ unsigned int 1234UL - typ unsigned long int typ int, liczba w systemie ósemkowym (dziesiętnie: 10) 0x12 - typ int, liczba w sytemie szesnastkowym (dziesiętnie: 18) : Strona 55 z 78

56 Literały zmiennoprzecinkowe typ double (notacja dziesiętna z kropką) e2 (lub E2) - typ double (notacja wykładnicza) użycie literki F lub L zmienia typ na float lub long double odpowiednio. Literały znakowe i łańcuchowe a - typ char pojedynczy znak ujęty w pojedyncze apostrofy ala ma psa - typ char * ciągi znaków ujęte w cudzysłowie : Strona 56 z 78

57 12. literał, operator, pętla typ, zmienna, : Strona 57 z 78

58 Zadania Zadanie 4. Proszę przeczytać ze zrozumieniem fragment książki omawiający poruszane zagadnienia bardziej szczegółowo. Mogą to być np. rozdziały 1, 2 i 3 z książki Kernighana i Ritchiego. Zadanie 5. Napisz program, który wyznacza wartość: n! = 1 * 2 *... * n Zadanie 6. Napisz program, który drukuje trójkąt z gwiazdek: * *** ***** ******* Zadanie 7. Napisz program, który wczytuje ze standardowego wejścia kolejne znaki cyfry i tworzy z nich liczbę dziesiętną. : Strona 58 z 78

59 Zadanie 8. Wskaż literały i określ ich typy w następującym programie #include<s t d i o. h> int main ( ) { int a ; p r i n t f ( Podaj l i c z b ę : ) ; scanf ( %d,&a ) ; } i f ( a%2==0) p r i n t f ( l i c z b a parzysta\n ) ; else p r i n t f ( l i c z b a n i e p a rzysta\n ) ; return 0 ; : Strona 59 z 78

60 13. są to typy, które tworzy programista używając wbudowanych typów prostych i innych typów złożonych. tablice struktury unie : Strona 60 z 78

61 Tablice Tablica jest strukturą danych złożoną z określonej liczby elementów tego samego typu. Przykładowo int T[5] jest deklaracją 5-cio elementowej tablicy (wektora) typu int, wtedy kolejne elementy tablicy to T[0], T[1], T[2], T[3], T[4]. Dostęp do poszczególnych elementów tablicy uzyskuje się poprzez użycie operatora [ ] tak, jak w przykładzie poniżej: Przykład 13. for ( i =0 ; i <5 ; i++ ) T[ i ]= i i ; Uwaga:W języku C indeks tablicy zawsze zaczyna się od 0. Tak więc w rozważanym przykładzie T[4] jest ostatnim elementem tablicy (a nie T[5]!). : Strona 61 z 78

62 : Tablice dwuwymiarowe Można też tworzyć tablice dwu- i więcej wymiarowe. Na przykład double A[10][10]; jest deklaracją tablicy dwuwymiarowej o rozmiarze 10x10. Do elementów takiej tablicy odwołujemy się np: A[i][j] Strona 62 z 78

63 Znaki, łańcuchy znaków Typ znakowy to char. Łańcuchy w języku C to tablice znaków (tablice typu char ). char z= a ; char Tekst[]="Abc"; Instrukcje te deklarują zmienną znakową z, oraz łańcuch znaków Tekst, oraz inicjują je. Wtedy T[0]= A, T[1]= b, T[2]= c oraz T[3]= \0 (znacznik końca łańcucha). W C i C++ typ znakowy jest typem całkowitym, tzn. zmienne znakowe można traktować tak, jak liczby całkowite równe ich kodom ASCII. Ponadto na zmiennych znakowych można wykonywać działania arytmetyczne. Np. char x= a, y= f ; x++; y=y+ A - a ; Po tych instrukcjach zmienna x jest równa b, zaś y jest równa F (w zmiennej y litera została zamieniona na dużą). : Strona 63 z 78

64 Typowe błędy Należy pamiętać, że standardowo w C/C++ nie ma kontroli dostępu do tablic. Jeśli odwołujemy się do elementu tablicy który nie istnieje np: const int TAB SIZE=100; int main (){ int T[ TAB SIZE ] ; int n=5000; T[ n]=0; return 0 ; } To odwołanie do nieistniejącej komórki nie zostanie zasygnalizowane w fazie kompilacji, a w fazie wykonania może przynieść nieoczekiwane efekty. Najprzyjemniejszym jest komunikat systemowy: Naruszenie ochrony pamięci W systemie SPOJ błąd ten jest sygnalizowany przez komunikat: runtime error (SIGSEGV). Zasady : Strona 64 z 78

65 Struktury struct Punkt { / typ zmiennej / int wsp x, wsp y ; char kolor ; char znak ; }; Utworzenie zmiennych: struct Punkt a,b; Dostęp do pól struktury: a.wsp_x = 1; a.kolor = 0; a.znak = c ; : Strona 65 z 78

66 Konwersja typów Operator konwersji (jawnej) ma postać (nazwa-typu) Operand Konwersja niejawna zachodzi w sytuacji, gdy operandy danego operatora są różnych typów, ogólna zasada mówi, że automatycznie wykonuje się tylko takie przekształcenia, dla których argument zajmujący mniej pamięci jest zamieniany na argument zajmujący więcej pamięci (char na int, int na float) bez utraty informacji, np.: int a=5/2; float b = a/2; float c = (float)a/2; //a=? b=? c=? : Strona 66 z 78

67 14. Podczas pisania programu (implementacji algorytmu) zachodzi potrzeba wielokrotnego wykonywania tych samych operacji (instrukcji) w różnych sytuacjach (dla różnych danych), np. znalezienie najmniejszego elementu w ciągu liczb (w szczególnym przypadku dwóch), posortowanie ciągu liczb, wyznaczenie rozwiązań równania kwadratowego. W obrębie funkcji można zamknąć operacje wykonywane dla zadanych parametrów wejściowych, np. współczynniki równania kwadratowego. W praktyce każdy (większy) program jest zbudowany z wielu funkcji (dobry styl programowania zaleca, wiele krótkich i czytelnych funkcji), poprawia to przejrzystość i czytelność programu, zwiększa modyfikowalność, zapewnia oszczędność czasu (funkcja raz napisana może być wielokrotnie wykorzystana i jednokrotnie testowana). : Strona 67 z 78

68 Proste funkcje - przykłady Funkcja obliczająca minimum dwóch liczb: int min ( int a, int b) { i f ( a > b ) return b ; else return a ; } Wykorzystanie funkcji w programie np.: x = min(a, b) : Strona 68 z 78

69 Potęgowanie w Z p (modulo p) Przykład 14. int potega ( int b, int w, int p){ // o b l i c z b do potegi w mod p int wynik =1; } while (w>0){ i f (w%2) wynik =b ; wynik%=p ; b =b ; b%=p ; w/=2; } return wynik ; : Strona 69 z 78

70 deklaracja i definicja Deklaracja funkcji, w odróżnieniu od definicji jest pojęciem logicznym, stanowi informację dla kompilatora, że funkcja o określonej nazwie, typie parametrów może zostać użyta (ale nie musi!) w programie. int min(int a, int b); Definicja funkcji określa natomiast co funkcja robi, stanowi zatem zapis jakiegoś algorytmu, definicja funkcji, w odróżnieniu od deklaracji, powoduje przydzielenie obszaru pamięci, w którym znajduje się kod wynikowy funkcji. int min ( int a, int b) { i f ( a > b ) return b ; else return a ; } : Strona 70 z 78

71 Parametry programu Podobnie jak inne funkcje również main może pobierać argumenty. Są to parametry wywołania programu. W pierwszej kolejności jest pobierana ich liczba typu int, a następnie lista argumentów. Poniższy program wypisze wszystkie argumenty wywołania. Przykład 15. int main ( int argc, char argv ) { int i =0; for ( i =0; i<argc ; i++) p r i n t f ( Argument numer %d : %s\n, i, argv [ i ] ) ; } Na przykład, jeśli program ma domyślną nazwę a.out, to komenda:./a.out test Wypisze: Argument numer 0:./a.out Argument numer 1: test Widzimy, że argumentem o numerze 0 jest nazwa pliku wykonywalnego. Zasady : Strona 71 z 78

72 Przekaz argumentów Popatrzmy na prostą funkcję, która zwiększa argument o 1 i wypisuje go: Przykład 16. void inc ( int a){ a++; p r i n t f ( inc : a = %d\n, a ) ; } int main (){ int a ; a=0; inc ( a ) ; p r i n t f ( main : a = %d\n, a ) ; return 0 ; } Wynikiem działania programu będzie: inc: a = 1 main: a = 0 Zasady : Strona 72 z 78

73 Komentarz Może to być zaskoczeniem, ale zobaczmy po kolei co się dzieje. Wartość zmiennej a w programie głównym zostaje ustawiona na 0. Dalej wywoływana jest funkcja inc. Następuje przekazanie wartości parametru do funkcji. Tam wartość ta jest przechowana w zmiennej lokalnej a, ale uwaga nie jest to to samo a, co w main. Lokalna zmienna a zostaje zwiększona o jeden i wypisana jej wartość. Następnie wracamy do main, gdzie cały czas egzystuje zmienna a o wartości 0, ta wartość zostaje wypisana. Podsumowując w naszym przykładzie funkcja nie zmienia wartości innych zmiennych niż jej zmienne lokalne. O takiej funkcji mówimy też, że nie powoduje efektów ubocznych, a taki sposób przekazu argumentów nazywamy przekazywaniem przez wartość. : Strona 73 z 78

74 rekurencyjne Funkcjami rekurencyjnymi nazywamy takie funkcje, które wywołują same siebie. Ilustracją może być poniższa funkcja nwd, która oblicza największy wspólny dzielnik dwóch liczb, z których druga jest nie większa od pierwszej. Przykład 17. int nwdab( int a, int b) { i f ( ( a<=0) (b<=0)) { p r i n t f ( tylko l i c z b y dodatnie\n ) ; e x i t ( 1 ) ;} i f ( a%b==0) return b ; else return nwdab(b, a%b ) ; } main ( ) { int a ; a=nwdab ( 4 8, 2 7 ) ; p r i n t f ( %d\n, a ) ; return 0;} Zasady : Strona 74 z 78

75 15. Deklaracje zmiennych int cyfra = 7; char znak; char znak = o ; double a, b = 3.2e-1; Deklaracje stałych const double pi = ; const int liczba = 37; Uwaga! Wartość zmiennych poprzedzonych kwalifikatorem const nie może być zmieniona w trakcie działania programu. Wyliczenia enum dni {pn, wt, sr, czw, pt}; /* domyślnie: 0, 1, 2, 3, 4 */ enum rok {smoka = 1, koguta, malpy}; /* kolejne =2, =3,... */ : Strona 75 z 78

76 Standardowe pliki nagłówkowe assert.h diagnozowanie programów ctype.h klasyfikacja znaków errno.h zmienne przechowujące informacje o błędach math.h funkcje matematyczne signal.h mechanizmy obsługi zdarzeń wyjątkowych stdio.h funkcje wejścia oraz wyjścia stdlib.h funkcje narzędziowe (przekształcanie liczb, operacje na pamięci) string.h operacje na tekstach time.h obsługa daty oraz czasu : Strona 76 z 78

77 Biblioteka math przykłady funkcji double sin(double x); float sinf(float x); double exp(double x); double log(double x); double pow(double x, double y); : Strona 77 z 78

78 : Zadanie 9. Proszę przeczytać ze zrozumieniem fragment książki omawiający te zagadnienia bardziej szczegółowo. Mogą to być np.: rozdziały 1 4 książki Kernighana i Ritchiego. Strona 78 z 78