🗊Презентация Введение в программирование (язык C, лекция 1)

Введение в программирование Лекция 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Автоматизированная система = аппаратура + программы + пользователи вычислительная система Программное обеспечение ЭВМ: прикладное, системное и инструментальное Прикладное ПО предназначено для решения конкретных прикладных задач. Системное (общее) ПО обеспечивает функционирование вычислительной системы и необходимо для решения всех задач (основная часть СПО - операционная система - ОС). Инструментальное ПО – средства для разработки программ (системы программирования).

Основные понятия Система программирования включает: языки программирования, трансляторы, библиотеки программ, текстовые редакторы, редакторы связей, загрузчики, средства отладки. Язык программирования - система обозначений для записи программ. Наиболее распространенные языки программирования Basic, Pascal, C, C++, Fortran, Lisp, Prolog, Ada и др. Перечислены машинно-независимые языки высокого уровня (ЯВУ). Машинная независимость языка означает возможность использовать язык для ЭВМ разных типов. Уровень языка определяется степенью его близости к машинному языку.

Основные понятия Для использования языка программирования на ЭВМ необходим транслятор. Транслятор – программа для перевода программ с одного языка на другой. Виды трансляторов: компилятор, интерпретатор, ассемблер и др. Компилятор – анализирует и переводит программу с ЯВУ на язык, близкий к машинному, без непосредственного выполнения. Исходный модуль - текст программы на ЯВУ. Объектный модуль - результат компиляции. Интерпретатор – анализирует и сразу выполняет каждую команду исходной программы.

Основные понятия Программирование - наука, изучающая теорию и методы разработки, производства и эксплуатации ПО ЭВМ. До половины затрат на разработку программ требует ее отладка. Отладка программы - обнаружение ошибок в программе, их локализация и исправление. Методы отладки – тестирование, верификация. Тестирование - выполнение программы вручную или на ЭВМ на контрольных примерах (тестах). Тест - исходные данные программы вместе с ожидаемым правильным результатом работы. Верификация - доказательство правильности программы в общем виде, по законам математики.

Основные понятия Алгоритм - это описание последовательности операций, направленной на решение поставленной задачи. Основное свойство алгоритма – дискретность. Операция - действие конечной продолжительности над некоторыми объектами. Операнд - объект, участвующий в операции. Оператор - это описание операции. Алгоритм состоит из операторов.

Основные понятия Способы записи алгоритма Текстовый. Универсален, наиболее распространен. Табличный. Не универсален, но удобен в отдельных случаях. Графический. Наиболее нагляден. Используется в виде схем алгоритмов и программ. Правила оформления схем регламентируются государственным стандартом.

Основные понятия Основные символы в схемах алгоритмов: "процесс" (прямоугольник) - для описания операций ввода, обработки и вывода данных; "решение" (ромб) - для разветвления алгоритма; "пуск-останов" (овал) обозначает начало, конец и прерывание выполнения алгоритма; "комментарий" - для пояснения схемы.

Пример простой программы на языке С /* Программа 1.1. Площадь прямоугольника (в стиле С) */ #include <stdio.h> main () { float a, b, /* стороны прямоугольника */ s; /* площадь прямоугольника */ printf ("\n Стороны прямоугольника = "); scanf (“%f %f”, &a, &b); s = a * b; printf ("\n Площадь = %.2f \n ", s); return 0; } Можно обойтись без дополнительной переменной s, тогда вычисление площади выполняется при выводе результата: printf ("\n Площадь равна =%.2f \n ", a * b);

Пояснения к программе /* */ - комментарий языка С не выполняется и не влияет на работу программы. main() – заголовок главной функции. Тело функции в фигурных скобках { }. Программа на языке С состоит из одной или нескольких функций, выполнение начинается с функции main(). return - оператор возврата, завершает выполнение функции. return 0; означает успешное завершение программы. float a, b, s; – объявлены переменные вещественного типа.

Пояснения к программе printf () - вызов стандартной функции для вывода сообщения и результата. printf ("\n Стороны прямоугольника = "); Форматная строка содержит текст в кавычках, где символ \n - переход на новую строку. printf ("\n Площадь = %.2f \n ", s); Форматная строка, кроме текста, содержит формат вывода переменной s. Выводится значение переменной s или выражения a*b. %f – формат вещественного числа, %.2f –формат вывода с точностью до 2-х знаков.

Пояснения к программе scanf() - вызов стандартной функции для ввода исходных данных. scanf (“%f %f”, &a, &b); Форматная строка содержит форматы ввода вещественных переменных a, b. Символ & (амперсенд ) перед именем переменной - операция получения адреса переменной. #include <stdio.h> - директива препроцессора для использования стандартных функции ввода/вывода. <stdio.h> - заголовочный файл, содержит объявления стандартных функций ввода/вывода.

Постоянная и переменная величина Величина имеет обозначение, обладает значением, принадлежит некоторому типу данных, хранится по некоторому адресу в ОП. Константа - для представления постоянных величин. Значение константы не может измениться.

Постоянные и переменные величины Типы констант Примеры констант Целые числа: 15 -1 100 9 Вещественные числа: -1.05 0.0001 1е-4 Символьные : ‘A’ ‘a’ ‘*’ ‘9’ Строковые: “KGTU” “Kazan” Символические константы Константа может быть именована, по традиции имена констант задают заглавными буквами. Примеры объявления символических констант: #define N 20 const float PI = 3.1415;

Постоянные и переменные величины Переменная величина может принимать в программе различные значения. До использования переменная величина должна быть объявлена. Объявление переменной величины: <тип> <имя> [,<имя> ] …; При объявлении определяются: имя переменной величины – идентификатор; тип данных, к которому она относится. Идентификатор – имя для обозначения переменной величины в программе. Именуются также функции, метки.

Постоянные и переменные величины Идентификатор – последовательность латинских букв, цифр, символов подчеркивания. Идентификатор должен начинаться с буквы или символа подчеркивания. Не допускается совпадение имени с ключевыми словами языка, например, с ключевым словом while. Примеры идентификаторов: summa, X, k2, k_sim

Постоянные и переменные величины Тип данных величины определяет: - множество допустимых значений величины; - набор допустимых операций над ними; - способ представления этих значений в памяти. Встроенные типы данных: Целые – int, unsigned (беззнаковое целое), short (короткое целое), long (длинное целое), char (символ); Вещественные – float, double (двойной точности); Прочие: пустой – void; перечислимый – enum.

Целые величины Тип Размер Диапазон значений unsigned char 1 байт 8 бит от 0 до 255; int 2 байта 16 бит от -215 до 215-1, т. е. от -32768 до 32767 short (<= int) 2 байта 16 бит от -32768 до 32767 unsigned 2 байта 16 бит от 0 до 216-1 т. е. от 0 до 65535 unsigned short 2 байта 16 бит от 0 до 65535 long (>= int) 4 байта 32 бита от -231 до 231-1 т. е. приблизительно ±2*109 unsigned long 4 байта 32 бита от 0 до 232-1 т. е. приблизительно от 0 до 4*109

Вещественные величины Тип Размер Точность Диапазон значений float 4 байта 6..7 знач. цифр ± (от 10-38 до 10+38) double 8 байт 15 знач. цифр ± (от 10-308 до 10+308) long double 10 байт 19 знач. цифр ± (от 3.4·10-4932 до 1.1·10+4932)

Примеры объявления переменных величин int i, j; float x, y=0; char c; int z[5]={1, 3, 12,-8, 15}; float a[10][10]; char st[80]; char s[]=“KGTU”;

Присваивание Присваивание – изменение значения переменной величины. Оператор присваивания имеет вид <имя_величины> = <выражение>; Присваивание можно понимать как операцию «заменить на». Вычисляется значение выражения, которое заменяет прежнее значение переменной. Например, x = 20; y = x*10+5; x++; x = x*x; x += 10; y--;

Выражения языка СИ Выражение - это формула, определяющая последовательность операций для получения значения. Выражения языка СИ подобны алгебраическим выражениям, могут содержать константы, имена констант и переменных, вызовы функций, знаки операций, скобки. В языке C выражение, заканчивающееся точкой с запятой, образует оператор-выражение. Частными случаями этого оператора являются оператор присваивания и вызов подпрограммы.

Виды операций языка СИ Например, y = (1 + x*x) / (2+x); z = ( (x + y)*10 - 1) / 2; i ++; i = i + 1; x += 10; x = x + 10; z = sqrt(x + y) * 10; y = (1 + sin( x) * x) / 2;

Виды операций языка СИ Некоторые операции языка С Арифметические операции: ++ -- * / % + - Операции отношений: > >= < <= ==(равно) !=(не равно) Логические операции: ! (не) && (и) || (или) Операции присваивания: = *= /= += -=

Виды операций языка СИ Операции целочисленного деления / - частное , % - остаток от деления. При целочисленном делении с остатком дробная часть частного отбрасывается. Делимое = Частное * Делитель + Остаток Например, 17/5 = 3, а 17%5 = 2 17 = 3*5 + 2

Виды операций языка СИ Условная операция выражение1 ? выражение2 : выражение3 Если значение выражения1 !=0, то результат равен выражению2, в противном случае - выражению3. Выражение1 должно иметь целочисленное значение. Например, нахождение максимума из двух значений: z = (a > b) ? a : b; /* z = max (a, b); */

Использование стандартных функций языка С/С++ sin(x) и sqrt(x) - стандартные функции языка С: sin(x) – для вычисления sin x; sqrt(x) – для вычисления квадратного корня из x. Для использования стандартных функций языка С (их свыше 200) необходимо включать заголовочные файлы. Например, для использования перечисленных функций нужна директива препроцессора #include <math.h> Заголовочный файл <math.h> содержит объявления математических функций.

Использование стандартных функций языка С/С++ Заголовки некоторых стандартных математических функций: int abs (int i) | i | но: abs(-32768) = -32768 double fabs (double x) | x | double sqrt (double x) корень квадратный из x double exp (double x) ex double log (double x) ln x Примеры вызова этих функций: int n; float x, y, z, t; n = abs (n); printf (“\n %f”, fabs(z*2)); t = sqrt(y+z); x = exp(z); printf (“\n %f”, log(z/2));