Informatika I 1. přednáška RNDr. Jiří Dvořák, CSc. dvorak@fme.vutbr.cz

Informatika I: přednáška 1 Obsah přednášky Úvod do programování Algoritmus a prostředky jeho vyjádření Programovací jazyky a programovací styly Úvod do jazyka Pascal Úvod do prostředí Delphi Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Úvod do programování program počítač vstupy výstupy Program je předpis pro transformaci vstupů na výstupy. Niklaus Wirth: program = algoritmus + datové struktury Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Algoritmus Algoritmus je konečný soubor pravidel, jež dávají návod k vyřešení určité třídy úloh. Základní požadavky na algoritmus determinovanost (algoritmus musí být přesný a jednoznačný) rezultativnost (v konečném počtu kroků se musí dospět k výsledku) efektivnost (jednotlivé operace musejí být proveditelné v konečném časovém intervalu) hromadnost (algoritmus se týká celé skupiny úloh téhož typu) Informatika I: přednáška 1

Prostředky vyjádření algoritmu Přirozený jazyk Jazyk matematiky Grafické prostředky (vývojové diagramy, struktogramy, … ) Pseudojazyky (liší se od programovacích jazyků volnějšími pravidly syntaxe) Programovací jazyky Informatika I: přednáška 1

Příklad slovního vyjádření algoritmu Euklidův algoritmus pro výpočet největšího společného dělitele dvou celých kladných čísel (předpokládáme, že zadaná čísla jsou uložena v proměnných M a N): 1. Urči zbytek R po celočíselném dělení hodnoty M hodnotou N. 2. Hodnotu N přesuň do proměnné M a hodnotu R do proměnné N. 3. Je-li N nulové, pak hodnota největšího společného dělitele je obsažena v M a výpočet končí. V opačném případě se výpočet vrací na krok 1. Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Programovací jazyky ?. generace - přirozený jazyk? 4. generace - neprocedurální a problémově orientované jazyky 3. generace - procedurální jazyky vysoké úrovně 2. generace - assembler 1. generace - strojový jazyk počítač Informatika I: přednáška 1

Informace o programovacích jazycích http://www.cs.waikato.ac.nz/~marku/languages.html http://www.idiom.com/free-compilers/ http://directory.google.com/Top/Computers/Programming/Languages/ Informatika I: přednáška 1

Definice programovacího jazyka Složky definice programovacího jazyka: Abeceda základní (terminální) symboly jazyka Syntaxe pravidla pro tvorbu jazykových konstrukcí Sémantika význam jazykových konstrukcí Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Překladače Kompilační překladače generují program ve strojovém kódu, který pak může být opakovaně využíván. Interpretační překladače interpretují příkazy programu. Jejich použití je méně efektivní, protože při každém výpočtu musí být program vždy znovu interpretován. Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Programovací styly Algoritmus = logika (funkce) + řízení CO SE DĚLÁ JAK SE TO DĚLÁ Imperativní styl - výrazná řídicí složka Procedurální jazyky (Fortran, Pascal, C, ... ) Neimperativní styl - výrazná složka logiky (funkce) Neprocedurální jazyky logické programování (Prolog) funkcionální programování (Lisp, Haskell, … ) Informatika I: přednáška 1

Programovací jazyk Pascal Programovací jazyk Pascal navrhnul prof. Niklaus Wirth na počátku 70. let. Autor sledoval dva hlavní cíle: vytvořit jazyk vhodný pro systematickou výuku programování, založený na jasných, jednoduchých a srozumitelných konstrukcích umožnit jednoduchou a efektivní realizaci překladačů tohoto jazyka Některé významné implementace jazyka Pascal: Turbo Pascal, Borland Pascal (nejen jazyk, ale také prostředí pro vývoj programů) Object Pascal (součást programového prostředí Delphi) Informatika I: přednáška 1

Lexikální jednotky jazyka Pascal Symboly abecedy písmena, číslice, speciální symboly, klíčová slova Identifikátory posloupnosti písmen a číslic začínající písmenem Čísla celá, reálná (v desetinném nebo semilogaritmickém tvaru) Řetězce posloupnosti znaků uzavřené apostrofy Komentáře posloupnosti znaků uzavřené do složených závorek Oddělovače lexikálních jednotek mezera, konec řádku, komentář Informatika I: přednáška 1

Příklady lexikálních jednotek Klíčová slova begin, end, if, for, while, mod Identifikátory (nerozlišují se velká a malá písmena, místo písmena může být také podtržítko) alfa, X12, y23b, Beta_1, CelkovySoucet Čísla 123, -58, 17.35, -0.975, 1E6, 2.5E-7 Pozn.: 2.5E-7 znamená 2,5 ·10 7 Řetězce 'alfa', 'Celkovy soucet = ' Komentáře {Cteni vstupnich udaju} Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Identifikátor Identifikátor slouží k označení konstant, typů, proměnných, položek záznamů, procedur a funkcí a jejich parametrů, … Ukázky syntaktické definice identifikátoru: identifikátor ::= písmeno  písmeno | číslice  identifikátor písmeno písmeno číslice Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Výrazy Výraz je pravidlo pro získání nějaké hodnoty. Výraz může obsahovat konstanty, proměnné, volání funkcí, operátory a závorky. Volání funkce začíná jménem funkce, za nímž v závorkách následuje seznam parametrů oddělených čárkami. Operátory: aritmetické (pracují s číselnými hodnotami a výsledkem je číselná hodnota): + ,  , * , /, div (celočíselné dělení), mod (zbytek po celočíselném dělení); logické (pracují s logickými hodnotami a výsledkem je logická hodnota): not (negace), and (logický součin), or (logický součet); logické hodnoty jsou true (pravda), false (nepravda); negace je unární operátor, logický součin a součet jsou binární operátory; relační (porovnávají dvě hodnoty stejného typu a výsledkem je logická hodnota): = , <> (nerovno), < , <= (menší nebo rovno), > , >= (větší nebo rovno) Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Vyhodnocování výrazů Výrazy se vyhodnocují postupně zleva doprava při respektování priority operátorů a závorek. Aby byl výraz vyhodnocen, musí být zapsán do nějakého příkazu. Úrovně priority operátorů: volání funkce nejvyšší priorita not * , /, div, mod, and + ,  , or = , <> , < , <= , > , >= nejnižší priorita Informatika I: přednáška 1

Příklady zápisu výrazů Matematický zápis Zápis v Pascalu 2b/c a/(bc) (a+sin(x))/b (-b+sqrt(sqr(b)-4ac))/(2a) (a<=x) and (x<=b) Informatika I: přednáška 1

Informatika I: přednáška 1 Přiřazovací příkaz proměnná:=výraz Výraz na pravé straně se vyhodnotí a jeho hodnota se přiřadí proměnné. Příklady přiřazovacích příkazů: X:=2 I:=I+1 y:=sqr(sin(x))-cos(x) D:=sqr(b)-4ac Informatika I: přednáška 1

Příkazy vstupu a výstupu read(proměnná) readln(proměnná) příkazy vstupu readln write(výraz) writeln(výraz) příkazy výstupu writeln Příkazy vstupu mohou obsahovat několik proměnných, oddělených čárkami. Příkazy výstupu mohou obsahovat několik výrazů oddělených čárkami. Informatika I: přednáška 1

Příklady příkazů vstupu a výstupu read(N); read(Zn1,Zn2); readln(a,b,c); readln; write(44); write(x); write((A+B)/2); write(N,sqrt(N); writeln('Prumer = ',Soucet/Pocet); writeln; Informatika I: přednáška 1

Struktura programu v jazyce Pascal program jméno_programu; deklarace návěští; definice konstant; definice typů; deklarace proměnných; deklarace procedur a funkcí; begin příkaz1; příkaz2; . end. blok Informatika I: přednáška 1

Příklad jednoduchého programu program prumer; var a,b,p:real; begin writeln('Zadej 2 cisla'); readln(a,b); p:=(a+b)/2; writeln('Prumer = ',p); writeln('Stiskni Enter'); readln; end. Informatika I: přednáška 1

Struktura programu v prostředí Delphi program Project1; uses Forms, Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1}; {$R *.RES} begin Application.Initialize; Application.CreateForm(TForm1, Form1); Application.Run; end. Informatika I: přednáška 1

Předdefinovaná struktura jednotky v Delphi unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs; type TForm1 = class(TForm) private { Private declarations } public { Public declarations } end; var Form1: TForm1; implementation {$R *.DFM} end. Informatika I: přednáška 1