osnovne programiranja i nizovi znakova - weboteka.net i programiranje/e-student... · •zadaci,...

Algoritmi i programiranje

Osnovne programiranja i nizovi znakova

Prof. dr. sc. Tonči Carić

ZITS :: Algoritmi i programiranje :: Osnovne programiranja i nizovi znakova © 2013 Carić, Ivanjko


• Sadržaj

– Osnovni pojmovi

– Algoritam

– Program

– Programski jezici

– Pogreške kod programiranja

– Znakovi i nizovi znakova


• Računalno sklopovlje su uređaji

od kojih se sastoji računalo

– Središnja jedinica za obradu • CPU (engl. “Central Processing Unit”)

– Glavna i pričuvna memorija

– Ulazne i izlazne jedinice • Tipkovnica, miš, DVD pogon, pisač

– Pod pojmom hardver (engl. “hardware”) podrazumijeva se računalno sklopovlje

Osnovni pojmovi


• Pohrana podataka

– U računalu isključivo pretvorbom podataka u bitove koji mogu poprimiti vrijednost 1 ili 0

– Grupu od 8 bitova nazivamo “BAJT” (engl. “byte”)

– 1 [B] je dostatan za pohranjivanje jednog slovno-brojčanog znaka u ASCII kôdu

• ASCII kôd je do nedavno bio najčešći način pohranjivanja znakova

– Skup od standardnih 128 znakova

– Npr. slovo A je 65, ili binarno 01000001

• Za kodiranje znakova se danas u svim jezicima, pa i u našem jeziku, koristi Unicode standard

Osnovni pojmovi

Pohrana broja 77 u 1 bajt Pohrana slova A u 1 bajt


• Strojni jezik

– Jedini jezik koji može razumjeti mikroprocesor

– Proces izvršavanja jedne naredbe strojnog jezika • Dohvat (engl. “fetch”), faza dohvaćanja naredbe iz glavne

memorije u među-memoriju mikroprocesora

• Dekodiranje (engl. “decode”), faza dekodiranja naredbe u kojoj se priprema izvršenje mikro kôda za dohvaćenu naredbu

• Izvršavanje (engl. “execute”), faza izvršavanja dohvaćene naredbe strojnog jezika

– Naredbe duljine 8, 16, 32, 64 bita • Ovisi o operativnom sustavu i mikroprocesoru računala

Osnovni pojmovi


• Jezični prevoditelji – Prevođenje programa zapisanih u višim programskim jezicima u

program izražen strojnim programskim jezikom

• Ključne riječi viših programskih jezika -> mnemonici strojnog jezika

– Postoje dvije izvedbe jezičnih prevoditelja:

• Tumači naredbi (engl. “interpreter”) koji prevode i istovremeno izvršavaju naredbe (Python)

• Prevoditelji programa (engl. “compiler”) koji prevođenje vrše u više faza i generiraju izvršni kôd u strojnom jeziku

– Npr. u obliku (EXE) datoteke u programskom jeziku (C#)

Osnovni pojmovi


• Izvorni i ciljni kôd – Izvorni kôd predstavlja niz naredbi čiji slijed

programer osmišljava kako bi računalo obavilo određenu zadaću

– Ciljni kôd dobiva se nakon prevođenja izvornog kôda prevodiocem

• Kategorije programske podrške – Sistemska programska podrška predstavlja skupinu

programa koja se brine za izvedbu osnovnih funkcionalnosti računala kao npr. operativni sustav

– Aplikacijska programska podrška predstavlja skupinu programa koji omogućavaju vršenje pojedinog skupa zadataka kao npr. Microsoft Word

Osnovni pojmovi


• Integrirano razvojno okruženje IDE (engl. “Integrated Development Environment”)

– Specijalizirani programski paket

• Uređivač teksta prilagođen pisanju programa

• Prevoditelj programa (engl. “compiler”)

• Alate za testiranje programa i lociranje pogrešaka – Izvješće o pogrešci

– Kratke upute za ispravak pogreške

– Često namijenjeni za više programskih jezika

• MS Visual Studio -> C#, Visual Basic, Cpp

Osnovni pojmovi


• Algoritam je skup precizno i jednoznačno definiranih logičkih koraka, koji u konačnom vremenu rješavaju programski zadatak

• Moraju biti definirani početni objekti koji pripadaju nekoj klasi objekata na kojima se obavljaju operacije – Kao ishod algoritma pojave se završni objekti ili rezultati

– Konačni broj koraka i svaki korak opisan instrukcijom

– Obavljanje je algoritamski proces

• Uporabiv, ako se dobije rezultat u konačnom vremenu

• Primjeri nedopuštenih instrukcija – Izračunaj 5/0

– Uvećaj x za 6 ili 7

Algoritam


• Naziv algoritam potječe od Abu Ja'far Mohammed ibn

Musa al Khowarizmi

– أبو جعفر محمد بن موسى الخوارزمي

– Muhamed, otac Jafarov, sin Muse iz Khwarizma

– Rođen u Khwarizmu, danas Khiva, Uzbekistan, oko 780. g.

– Umro u Bagdadu, oko 850. g.

– Jedan od 10 najcjenjenijih matematičara svih vremena

Algoritam Povijest razvoja


• Khowarizmi vjerovao da se bilo koji matematički problem može raščlaniti na korake, tj. niz pravila

• U latinskom prijevodu knjige (12. stoljeće) ispred svakog pravila piše – Dixit Algorizmi - rekao je Al Kowarzimi

– Algoritam glasi

• U početku algoritmom se nazivaju samo pravila računanja s brojevima, kasnije i pravila obavljanja ostalih zadataka u matematici

• U XX stoljeću, pojavom računala, pojam se proširuje na računarstvo, a zatim i na druga područja

• Pravila za postizanje željenog rezultata

Algoritam Povijest razvoja


• Algoritam mora biti djelotvoran – U konačnom vremenu može se dobiti rezultat koristeći olovku i

papir – Primjeri

• Zbrajanje cijelih brojeva je djelotvorno • Zbrajanje realnih brojeva nije jer se može pojaviti broj s beskonačno

mnogo znamenki

• Sa znanjem programiranja i uz razumijevanje problema koji se rješava, moguće napisati djelotvoran (engl. “effective”) algoritam

• Djelotvoran i učinkovit su u hrvatskom jeziku gotovo sinonimi – “effective” -> onaj koji daje rezultat, djelotvoran – “efficient” -> uspješan, učinkovit (s obzirom na utrošene resurse -

vrijeme, procesor, disk, memoriju) • Množenje se može svesti na ponavljanje zbrajanja – djelotvorno, ali nije

učinkovito! • Rješavanje velikog skupa linearnih jednadžbi Kramerovim pravilom -

djelotvorno, ali nije učinkovito!

• Za sažeti opis složenijih algoritama se koristi pseudokôd

Algoritam Značajke


• Program je opis algoritma koji u nekom programskom jeziku jednoznačno određuje što računalo treba napraviti

• Računalni program predstavlja skup naredbi koje računalo slijedi kako bi izvršilo neku zadaću – Programe uvijek koristimo kada koristimo i računalo

– Pod pojmom programska podrška ili softver (engl. “software”) podrazumijeva se program

• Zadaci, rješavanje, izračunavanje – Numerički – sustav linearnih algebarskih jednadžbi,

korijeni polinoma, integracija funkcije

– Simbolički (nenumerički) – uređivanje podataka, traženje i zamjena riječi u tekstu, izračunavanje najkraćeg puta, prevođenje programa

Program


• Programiranje je – Postupak raščlanjivanja postavljenog zadatka u

jednostavnije podzadatke • Koji se na kraju postupka pojednostavljenja mogu izraziti

– Osnovnim operacijama naredbi programskog jezika

• LOGIČKE POGREŠKE ne sprječavaju program da se

pokrene i izvodi, ali su najčešći uzrok neispravnih rezultata programa

• Pseudokôd je neformalni jezik bez pravila sintakse, koji se ne prevodi niti izvodi

• Dijagram toka grafički prikazuje i opisuje korake koje izvodi program

Program Programiranje


• Programski zadatak je jednoznačno

određena funkcionalnost koju program mora

obaviti

– Jasno zadani zadatak je preduvjet upotrebljivog rješenja i raščlambe zadatka na manje cjeline

– Bitno razraditi što je poznato, što se traži i koja je veza između poznatih i traženih varijabli

– Poznate vrijednosti su ulazni podaci

• Dolaze preko ulaznih jedinica računala

– Tražene vrijednosti se računaju tijekom izvršavanja programa

• Prikazuju se na izlaznim jedinicama računala

Program Programski zadatak


• VARIJABLE programa su “varijabilni” podaci u glavnoj memoriji računala i nalaze se u ispisno/upisnoj memoriji (RAM)

• Svim podacima unutar programa se pristupa preko varijabli

• VARIJABLA sadrži vrijednosti ulaznih ili izlaznih veličina / podataka ili međurezultate

• Program tijekom izvršavanja može u bilo kojem koraku izmijeniti vrijednost VARIJABLE

Program Varijable


• Programski jezik je jezik za pisanje programa koje računalo zna i može izvršiti

• Osnovna podjela

– Niži programski jezici

• Orijentirani sklopovlju

• Naredbe binarni kôd ili kratki menomonici

• Za programiranje potrebno znanje o sklopovlju

– Viši programski jezici

• Orijentirani programeru (ljudima)

• Naredbe ključne riječi – Mijenjaju složenije procedure za obradu

• Za programiranje nije potrebno znanje o sklopovlju

Programski jezici


• Podjela viših programskih jezika

– Sekvencijalni

• BASIC, Fortran

– Proceduralni

• Pascal, C

– Funkcijski

• Lisp, Erlang, ML

– Objektno orijentirani

• Java, C++, C#

Programski jezici


• Glavne kategorije naredbi

– Obrada ulaznih podataka

• Unos podataka u računalo

– Obrada izlaznih podataka

• Ispis podataka na zaslonu ili drugoj izlaznoj jedinici

– Matematička obrada podataka

• Aritmetičke, trigonometrijske i logičke funkcije

– Naredbe grananja

• Upravljanje tijekom izvršavanja programa

– Petlje/iteracije

• Ponavljanje istih naredbi za istovjetnu obradu veće količine podataka

Programski jezici


• Kod programiranja i izvođenja programa javljaju se pogreške (engl. “bugs”)

– Pogreške kod prevođenja programa

– Pogreške kod izvođenja programa

– Logičke ili semantičke pogreške

• Traženje i ispravljanje pogrešaka (engl. “debugging”)

– Otkrivanje pogrešaka pokusima

• Testni skup ulaznih podataka

• Usporedba točnog rezultata i rezultata izvršavanja programa

Pogreške kod programiranja


• Pogreške se pojavljuju tek kod izvođenja programa

• Kod programskih jezika koji prevode i tumače program pogreške se javljaju tek kod tumačenja

• Pogreške kod izvođenja programa se nazivaju iznimkama (engl. “exceptions”) i objavljuju se unutar dijaloškog okvira preko kojeg kazuju što se dogodilo i kako se u tom slučaju program ponaša



• Logičke ili semantičke pogreške

• Pogreška u programu koja proizlazi iz krivog ili višeznačnog logičkog slijeda programa

• Semantičku grešku unosi programer pogrešnim ili nedovoljno jednoznačnim algoritmom i nije je moguće strojno otkloniti

• Uz postojanje logičke pogreške, program se prevodi i izvodi bez pogreške, ali se dobije netočni rezultat

• Na izvođenje predani program nije program koji se je želio napisati



• Nakon pojave pogreške

– Predvidi se uzrok pogreške

– Izvedu se izmjene u programu

– Program se ponovo predaje na prevođenje i izvođenje

• Uz ispravnu pretpostavku može se predvidjeti rezultat izmjene i ispraviti pogreška

• Uvijek postoji mogućnost pogreške pa se programiranje može promatrati kao postupak postepene izmjene programa radi ispravljanja pogrešaka dok se ne postigne traženi rezultat

Pogreške kod programiranja Otklanjanje pogrešaka


• Pohrana jednog znaka

– Tip podatka “char”

– Zauzima 16 bita ili 2 byte

– Prikaz jednog znaka UNICODE tablice

• Svaki znak kodiran pripadnim cijelim brojem

– Moguća konverzija formata znaka u broj

• char -> int, char -> long, char -> double, …

– Konverzija formata broja u znak nije moguća

– Primjer deklaracije/inicijalizacije char varijable

char znak;

znak = ‘Z’;

• Vrijednost se upisuje unutar jednostrukih navodnika

Znakovi i nizovi znakova


• Pohrana niza znakova

– Riječi, rečenice, poruke

– Ključna riječ “string”

static string nizZnakova;

– Veličina ovisi o broju pohranjenih znakova

– UNICODE -> 2 byte po jednom znaku

– Posebna skupina metoda za obradu varijabli ovog tipa

• Pretprocesorska direktiva: “using System.Text;”

– Primjer deklaracije/inicijalizacije string varijable

string znakovi;

znakovi = “Niz znakova!”;



• Znakovi su indeksirani prema rednom mjestu spremanja u memoriju

– Prvi znak je na poziciji 0

• Dohvaćanje pojedinog znaka



• Metode koje olakšavaju rad sa varijablama tipa string


Contains

StartsWith

EndsWith

Trim

Remove

Replace

ToLower

ToUpper

IndexOf


– Metoda “Contains” • Vraća logičku vrijednost “true” ukoliko znakovni niz

sadrži zadani podniz

• C# razlikuje znakove velikih i malih slova



• Metode “StartsWith” i “EndsWith”

– Vraćaju logičku vrijednost ”true” ukoliko znakovni niz počinje / završava sa zadanim podnizom



• Metoda “Trim“

– Uklanja razmake (bjeline) s početka i kraja znakovnog niza ukoliko oni postoje



• Metoda “Remove”

– Uklanja određen broj znakova počevši od zadane pozicije

– Prvi argument označava poziciju od koje se znakovi uklanjaju, a drugi argument broj znakova koje treba ukloniti

– Metodu je moguće pozvati bez drugog argumenta čime se od zadane pozicije uklanjaju svi znakovi do kraja stringa



• Metoda “Replace”

– Zamjenjuje sve znakove ili podnizove u string-u sa zadanim znakom ili podnizom



• Metoda “ToLower”

– Pretvara velika u mala slova

• Metoda “ToUpper“

– Pretvara mala u velika slova



• Metoda “IndexOf”

– Vraća poziciju prvog pojavljivanja zadanog znaka ili podniza u znakovnom nizu

– Postoji više varijanti pozivanja, npr.


osnovne programiranja i nizovi znakova - weboteka.net i programiranje/e-student... · •zadaci,...

Documents