Obsah

Programování

Algoritmy

Algoritmizace

Algoritmus

Proces

Procesor

Příkaz

Akce

Vlastnosti algoritmu

Proměnná

Operační paměť

Bity

Byty

Proměnná

Identifikátor

Výraz

Příkazy

Přiřazovací příkaz

přiřazovací znaménko: 

:=

přiřazovací příkaz: 

proměnná := výraz

Příkaz vstupu

read/readln (seznam proměnných)

Příkaz výstupu

write/writeln (seznam proměnných/'text na vystup')

Způsoby zápisu algoritmu

Vývojové diagramy

jazyk vývojových diagramů je normalizován a přehled značek lze nalézt na internetu

Strukturované programování

Zásady pro snadnou modifikovatelnost a přehlednost metod:

FIXME

*Jeden začátek, jeden konec

*Rozlišování vstupních, výstupních a pomocných proměnných

*Každá struktura má jeden vstup a výstup

Při řešení úlohy ji musíme specifikovat:

*Musíme znát vstupní údaje a vědět, co chceme získat (délka strany čtverce a, jeho objem a povrch) *Vstupní hodnoty (známé před začátkem řešení) musí být procesoru dodány v průběhu realizace procesu, nemohou být libovolné, musí splňovat vstupní podmínku (a >0, a je celé číslo) *Výstupní hodnoty zadáváme pomocí výstupní podmínky, kterou musí splňovat (Objem = a^3, Povrch = 6a^2)

Verifikace a testování

Verifikace Algoritmu = ověření správností algoritmu (např pomoc testovacích/trasovacích tabulek)

Trasovací tabulka – do záhlaví tabulky zapíšeme hodnoty proměnné a pod ně zapisujeme hodnoty proměnných, které se po provedení příslušného kroku změnily (jako krokování na papíře). Neslouží k důkazu správnosti algoritmu!

Programovací jazyk

Při sestavování programů pro řešení konkrétní úlohy řešíme dva základní okruhy: 1)Sestavit algoritmus (nalézt postup vedoucí k řešení úlohy) 2)určit, jakými objekty v programu budou reprezentována data

⇒Programovací jazyk musí poskytnout: 1)Prostředky pro formulaci příkazů k provedení akcí 2)Prostředky pro popis dat

Abeceda jazyka (Pascal) a) písmena latinské abecedy (a-z) b) číslice desítkové soustavy (0-9) c) speciální symboly (operátory, čárky, tečky, …)

Z nich tvoříme na lexikální (slovotvorné) úrovni lexikální jednotky=elementy (podobně jako v mateřštině slova). Lexikální jednotky mohou být:

1)Klíčová slova – domluvená slova používaná v programu, chápou se jako nedělitelný symbol (jediný znak) 2)Identifikátory – veškerá označení (jména objektů, proměnných, konstant, programů, datových typů, procedur, fcí, …)

3)Čísla – zapisujeme v desítkové (i šestnáctkové) soustavě. známe celá čísla ve tvaru se znaménkem/bez znaménka nebo reálná čísla, která zapisujeme buď v desetinném nebo semilogaritmickém tvaru 4)Řetěz – posloupnost znaků uzavřená mezi apostrofy ('například když vypisujeme uživateli')

5)+Oddělovače lexikálních jednotek: mezera, přechod na nový řádek, komentář (libovolná posloupnost znaků uzavřená do složených závorek/mezi jednoduchou závorku a hvězdičku/za dvěma lomítky do konce řádku atp)

Výraz =Předpis pro výpočet hodnoty -Může být na různých přesně definovaných místech -může obsahovat a) operandy (proměnné, konstanty, funkce, …) b) operátory (+, -, *, div, mod, …) c) závorky (jen kulaté) -může být a) aritmetický výraz ⇒ hodnotou je číslo b) logický výraz ⇒ hodnotou je logická hodnota (true/false)

Syntaxe (Syntaktická pravidla; Syntax error) -pravidla pro vytvoření přípustných zápisů v daném jazyce

Sémantika (Sémantická pravidla) -pravidla, určující jaký význam má syntakticky správně vytvořený zápis

Priorita operátorů

1)NOT 2)*, /, div, mod, AND 3)+, -, OR 4)=, <, >, <>, ⇐, ⇒ (relační operátory)

Struktura programu

Program = Hlavička + Blok (Tělo)

Hlavička = Program a identifikátor programu

Blok (Tělo) = část deklarací a definicí + příkazová část programu 

                 = každý program, procedura, funkce
                 - každý příkaz je ukončen středníkem, za posledním Endem programu je tečka

Část definicí a deklarací – definují se zde proměnné, typy, konstanty, podprogramy, …

Příkazová část programu – posloupnost příkazů uzavřená mezi Begin a End

Programovací jazyk Pascal

Příkazy v Pascalu

Příkaz – předpis pro prováděnou akci

z hlediska funkce: a) Příkazy k provedení základů b) Příkazy určující pořadí provádění dalších příkazů Pořadí provádění příkazů určujeme 1)pomocí příkazu skoku (GoTo – většinou se jeho používání snažíme vyhnout pro přehlednost) 2)Strukturovanými příkazy (např cyklů)

z hlediska strukturovanosti: a) jednoduché – takové příkazy, které neobsahují jiné příkazy b) strukturované – obsahují další příkaz(y)

Jednoduché příkazy

Přiřazovací příkaz proměnná := výraz -nejprve se vypočítá výraz na pravé straně a poté se hodnota přiřadí do proměnné vlevo -proměnná i výraz musí být stejného typu

Příkaz vstupu (čtení) read (seznam proměnných) -hodnota na vstupu se přiřadí proměnné uvedené jako parametr (musí být stejného typu) readln (seznam parametrů) -přečte ze vstupu všechno, co na něm aktuálně je, co patří do proměnné do ní uloží a zbytek zahodí

Příkaz výstupu (výpis) write (seznam proměnných) nebo ('text') -parametrem je buď proměnná nebo řetěz (posloupnost znaků uzavřená mezi apostrofy) -vypíše na výstup svůj parametr writeln (seznam proměnných) nebo ('text') -po výpise „odřádkuje“ a příští výpis se píše na nový řádek

Prázdný příkaz ; -nevykoná žádnou akci, ale může znehodnotit příkaz za ním následující před end nemusíme psát středník (prázdný příkaz se provede a end to nijak neohrozí) před until nebo else středník nesmíme napsat, protože to jsou jen části příkazů (If a repeat) a středník příkaz ukončuje, tedy by se zbytek příkazu neprovedl a program by přeskočil na začátek následujícího příkazu

Strukturované příkazy

1)Příkaz složený 2)Příkazy podmíněné 3)Příkazy cyklů

Příkaz složený Begin Příkaz_1; Příkaz_2; … Příkaz_n end; =Posloupnost příkazů uzavřená mezi Begin a end -program jej chápe jako jeden příkaz a můžeme jej tedy použít ve všech příkazech

Příkazy podmíněné 1)If a) neúplný: If Podmínka then Příkaz b) úplný: If Podmínka then Příkaz 

                                  else Příkaz_2;

-Podmínku tvoří logický výraz (může být vyjádřena zápisem relace s použitím relačních operátorů)

2)Case Case řídící proměnná of 1: Příkaz_1 

                                                    2: Příkaz_2 …
                                                    n: Příkaz_n
             end;

-Při vícenásobném větvení -řídící proměnná je většinou typu integer (může však být jakéhokoli jiného, ten se však musí shodovat se znaky, které určují, který příkaz se bude provádět)

Příkazy cyklů -umožňují opakované provádění (posloupnosti) příkazů

1)While: While Podmínka do Příkaz; (Dokud platí podmínka, prováděj příkaz) -S podmínkou na začátku 2)Repeat: Repeat Příkaz until Podmínka; (Prováděj příkaz, dokud neplatí podmínka) -S podmínkou na konci 3)For: For řídící proměnná := počáteční hodnota to/downto koncová hodnota do Příkaz/Posloupnost příkazů (Prováděj dokud pokud je řídící proměnná v intervalu <počáteční hodnota; koncová hodnota>) -S určeným počtem opakování -to pro stoupající cyklus, downto pro klesající cyklus -Poč. a konc. hodnota musí být stejného typu jako řídící proměnná (ordinárního) -Vypočítají se výrazy (jedinkrát) a řídící proměnné se přiřadí počáteční hodnota (první vstup ze shora, následně už jen z boku-pro diagram) -Je zakázáno měnit hodnotu řídící proměnné uvnitř cyklu -po skončení cyklu je hodnota řídící proměnné nedefinovaná

Datové typy

Datový typ -určuje, jakých (z jakého oboru) hodnot bude proměnná nabývat. Každá proměnná může nabývat pouze určitých hodnot (V Pascalu musí být předem definována=určeno jakých typů může nabývat) je určen: 1)množinou přípustných hodnot (celá čísla, reálná čísla, true/false, znaky, …) 2)množinou přípustných operací (závislé od datového typu-to pro co je obor uzavřený) 3)identifikátorem (jméno)

je definován: 1)jazykem - předdefinován 2)programátorem v programu

může být: 1)ordinální – můžeme určit, jaký prvek bude následovat či předcházet 2)neordinální – nelze určit, jaký prvek je předchůdcem či následníkem daného prvku

Typ (v Pascalu) může být: 1)jednoduchý a) standardní (integer, real, boolean, char) b) programátorem definovaný (výčtový typ, typ interval) 2)strukturovaný (pole, záznam, množina, soubor) 3)ukazatel

Ordinální typy -množina hodnot je uspořádaná: pro každé dvě hodnoty lze určit, která je větší (menší) -každé hodnotě je přiřazeno ordinální číslo -můžeme určit následující a předcházející hodnotu -jsou pro ně definovány standardní fce: 1)ord – přiřazuje každé hodnotě její ordinální číslo [ord (8) – ord (0) = 8; ord (0) = 48; ord (true) = 1] 2)succ – určuje následníka (následující hodnotu v dané množině) [succ (false) = true; succ (3) = 4 ] 3)pred – určuje předchůdce [pred (false) není definován; pred (true) = false] -ordinální číslo – pořadové číslo hodnoty v množině přípustných hodnot -ordinálními typy jsou všechny, krom real

Jednoduché typy:

4 základní předdefinované (standardní) typy:

1)Integer (celá čísla; +, -, …) 2)Real (desetinná čísla; +, -, *, …; není ordinální!) 3)boolean (logické hodnoty; AND, OR, …) 4)char (znakové hodnoty)

*Integer množina příp. hodnot: množina celých čísel zobrazitelná v počítači -Konstanta MAXINT: hodnota největšího zobrazitelného čísla -Oblast přetečení: oblast mimo rozsah zobrazitelných hodnot množina příp. operací: aritmetické (+, -, *, div, mod; výsledek nemusí být integer) relační (<, ⇐, ==, <>, ⇒, >)

*Real množina příp. hodnot: množina reálných čísel zobrazitelná v počítači (oblast mimo tento rozsah je oblast přetečení) množina příp. operací: aritmetické (+, -, *, div, mod; výsledek je typu real) relační (<, ⇐, ==, <>, ⇒, >) -možnosti zápisu desetinného čísla 1)desetinný tvar (číslo s desetinnou tečkou) 2)semilogaritmický tvar -tvar: mantisa E exponent (5E+4 „pětkrát deset na čtvrtou“) -mantisa-celé číslo (nebo číslo reálné v desetinném tvaru) vyjadřující násobek desítky na x-tou -exponent-celé číslo, vyjadřující stupeň mocniny (nakolikátou) Převod hodnot 1)integer → real - provádí se automaticky (za tečku se přidají nuly) 2)real → integer – musíme zaokrouhlit nebo odseknout desetinnou část, neprovádí se automaticky

*Boolean množina příp. hodnot: true/false {true (1) > false (0)} množina příp. operací: relační (<, ⇐, ==, <>, ⇒, >), logické (NOT, AND, OR)

*Char množina příp. hodnot: množina všech přípustných znaků (uspořádaná množina hodnot určená implementací – ASCII) některé znaky jsou nezobrazitelné množina příp. operací: relační operace standardní fce: ord, chr, před, succ;

Typy zavedené programátorem:

Nový typ se v programu zavádí popisem: 1)bez pojmenování v deklaraci proměnné 2)v části definicí typů s pojmenováním {Program … type ident = … Var … } 1) typ výčtový – vypíšeme prvky {type ident = (červená a modrá)} 2) typ interval – uvedeme interval {type ident = 1..10}

*Výčtový typ -definuje se výčtem hodnot definice: type (klíčové slovo) SEMAFOR (identifikátor) = (Zelená, žlutá, červená) (výčet, popis); -hodnoty výčtového typu nelze číst ani zobrazit

*Typ interval -proměnná nabývá hodnot z intervalu hodnot jiného (hostitelského) typu -popis typu: type ident = konstanta1..konstanta2 -konstanta1 se nazývá horní mez, konstanta2 dolní mez (nemusí být jen kladné) -hostitelský typ - typ, ze kterého je interval vybírán, určen typem konstant -pro typ interval jsou definovány stejné operace a fce jako pro hostitelský typ

Strukturované typy:

*Pole (Array, matrix, …) -datová struktura skládající se z pevného počtu složek stejného typu (homogenní) uspořádaných v jednom či více rozměrech -složky pole označujeme identifikátorem pole a indexy popis typu: type array [typ indexu] of typ složky -typ indexu musí být ordinální -typ složky je libovolný -typ indexů i složky může být zadán popisem typu ([1..7]) nebo identifikátorem typu (měsíc = 1..12; of měsíc) -v případě užití definice [1…N] musí být N konstantou, není to proměnná -složky = indexované proměnné -typ indexu musí být ordinální -nelze je přečíst nebo vypsat zároveň (For)

*Řetěz (String) -posloupnost znaků (max 255) -v nultém bytu je uložen znak s ordinálním číslem odpovídajícímu aktuální délce řetězu (při zřetězení se automaticky mění) popis typu: type jméno = string [možné omezení počtu znaků] Ve standardním Packalu je popis typu řetěz: Packed array [1..n] of char -lze přečíst zároveň -k jednotlivým znakům lze přistupovat také pomocí indexů (jako u pole; Pozor na nultý byte!) -do čísla, jež vyjadřuje omezení počtu znaků se nepočítá nultý byte -přípustné operace 1)zřetězení 2)relační (porovnávají se ordinální čísla)

*Záznam -heterogenní strukturovaný datový typ (může se skládat ze složek různého typu) o pevném počtu složek složky typu záznam se nazývají položky a označují se identifikátory popis typu: Student = record jméno: String[20]; věk:integer; propadl:boolean; end; Var S :Student; read (S.jméno) (tečková notace: S=identifikátor proměnné, jméno=identifikátor položky) -abychom nemuseli opisovat identifikátor proměnné, použijeme WITH popis: WITH S do Begin 

                            read (jméno);
                            read (věk);
                            end;

-pozor na práci s boolean

*Case -pro strukturované větvení -skládá se z výrazů ordinálního typu a seznamu příkazů, z nichž každému předchází jedna nebo více konstant popis typu: Case výraz ord. typu of konstanta1:P1 konstanta2:P2 … konstantaN:PN else PX end; -nejprve se vyhodnotí výraz ordinálního typu a pak se provede příkaz, před kterým je uvedena konstanta odpovídající hodnoty Pokud se hodnota ordinálního výrazu neshoduje s žádnou z konstant tak se: 1)neprovede nic 2)provede příkaz za else

Standardní funkce

abs (A) výsledek (hodnota fce): absolutní hodnota argumentu typ argumentu A: integer (real) typ výsledku: integer (real) sqr výsledek (hodnota fce): druhá mocnina argumentu typ argumentu A: integer (real) typ výsledku: integer (real) sqrt výsledek (hodnota fce): odmocnina z argumentu (pouze pro Argument >=0, jinak chyba) typ argumentu A: real/integer typ výsledku: real sin výsledek (hodnota fce): sin Agumentu (pro Argument zadaný v radiánech) typ argumentu A: real/integer typ výsledku: real cos výsledek (hodnota fce): cos Argumentu (pro Argument zadaný v radiánech) typ argumentu A: real/integer typ výsledku: real trunc výsledek (hodnota fce): celá část Argumentu typ argumentu A: real typ výsledku: integer round výsledek (hodnota fce): zaokrouhlena hodnota argumentu {Pro A>=0 trunc (A+0.5) Pro A<0 trunc (A-0.5)} typ argumentu A: real typ výsledku: integer Typy objektů 1)Proměnná 2)konstanta a) nepojmenovaná konstanta (nemá identifikátor; přímý zápis) b) pojmenovaná konstanta -označená identifikátorem -v průběhu programu se nemůže měnit -definice: const identifikátor = konstanta (Pí = 3,14) 3)výraz -je dán pravidly pro vyhodnocování výrazu

Rozsah platnosti proměnné globální proměnná platí všude, v běhu celého programu (mohou sloužit k předávání hodnot mezi bloky) deklaruje se v hlavním programu lokální proměnná vzniká v okamžiku zavolání podprogramu a zaniká v okamžiku jeho ukončení (uvolňuje místo) deklarují se uvnitř proceduryKaždá proměnná je platná i v blocích vnořených Každá proměnná je platná i v blocích vnořených Podprogramy

=jednotlivé dílčí podúlohy, získané rozkladem řešení původní úlohy, definované v programu -Umožňují použít vícenásobně jedenkrát zapsaný kód -Jejich používáním se zápis stává přehledným a logicky strukturovaným -Používání pp usnadňuje kontrolu programu -Umožňuje snadné modifikace kódu (na jedno místě) -Dělíme je na: 1)Procedury 2)Funkce

Procedury

Deklarace -uvádí se pod Var procedure jméno (seznam formálních parametrů); lokální deklarace a definice; begin příkazová část end;

Volání procedury -jednoduchý příkaz jméno(seznam skutečných parametrů);

Procedury s parametry -parametry jsou proměnnými, které vznikají při zahájení a zanikají při skončení procedury formální parametry – uvádí se v deklaraci procedury (s definicí svého typu), při volání jsou nahrazeny skutečnými skutečné parametry – podle předem daných pravidel (záleží na pořadí) nahradí formální parametry

parametry volané hodnotou -vstupní -jejich změna v těle podprogramu nemá vliv na skutečný parametr (při volání proc se vytvoří lokální proměnná, do které se uloží hodnota skutečného parametru) -skutečným parametrem mohou být proměnná, konstanta či výraz kompatibilní vzhledem k přiřazení s typem formálního parametru parametry volané odkazem (VAR) -výstupní -výpočet procedury probíhá se skutečným parametrem -skutečným parametrem musí být proměnná

Funkce

Definice function jméno (seznam formálních parametrů) identifikátor typu; lokální deklarace a definice; begin příkazová část (alespoň jednou obsahující jméno:=hodnota;); end;

Volání fce -výraz jméno(seznam skutečných parametrů);

-Slouží k popisu dílčích algoritmů pro výpočet jediné hodnoty (výsledku) -Funkcí nemůže být strukturovaný dat. typ Rekurze

=podprogram, který je definován pomocí sám sebe (ve svém těle volá sám sebe)

1)přímá – podprogram A volá přímo podprogram A 2)nepřímá podprogram A volá podprogram B ( a podprogram B volá…podprogram N) podprogram N volá podprogram A

-nahrazuje cyklus -před rekurzivním voláním musí být podmínka, která ukončuje cyklus -příklad Faktorial, Hanoiské věže,