Лекция 1 - Основы программирования

Данные и алгоритмы
Алгоритм + Структура данных = Программа

Информация
Информация – уменьшение степени неопределенности знания
Информация и содержание
Сопоставление информации реальным объектам называется кодировкой
Информация – дискретна

Единицы измерения информации
Минимальная единица – 1 бит
(два дискретных состояния)
1 байт – 8 бит
(256 состояний, использовался для представления одного символа)
1 слово – 2-4-8 байт, в зависимости от компьютера
Производные единицы
1К =1024 байта
1М=1024К=1 048 576 байт
1Г= 1024М = 1 073 741 824 байт

Компьютерные модели данных
Целые числа
(8-16-32-64 бита, знаковые/беззнаковые)
Адреса
(обычно 32 бита, те же целые числа)
Символы
(8-16 бит, те же целые числа)
Вещественные числа
(32-64-80 бит, мантисса+экспонента)

Структуры данных
Скалярные типы данных
Целочисленные
Вещественные
Символьные
Логические
Массивы
Структуры
Объекты

Алгоритм
Последовательность действий
Конечная
Однозначно трактуемая
Описание алгоритма
На естественном языке
Графическое (блок-схемы)
Алгоритмический язык

Блок-схемы

Пример блок-схем

Языки программирования
Универсальные
С/С++
C#
FORTRAN
PASCAL
BASIC
LISP
PROLOG
Специализированные
HTML
JavaScript
SQL
UNIX-shell
VBA
VBScript
PHP

Алгоритмические языки
С/С++
C#
Pascal/Delphi
Visual Basic
Java

Развитие языков программирования
1960-е Fortran, Algol, Basic, Cobol, Lisp
1970-е Pascal, C, Simula, Smalltalk, Prolog
1980-е C++, Object Pascal, Ada, Occam
2000-е C#

Уровень абстракции языка
Ассемблер
Fortran
C
Pascal
C++
C#

Машинный код и язык ассемблера
00 61
01 62
02 10
03 53 06
05 18
06 41
07 50
LD 1
LD 2
ADD
GT A
SGN
A: ST 1
STOP

Трансляторы
Компилятор + компоновщик
(С/С++, Pascal)
Интерпретатор
(Basic, JavaScript, HTML)
Использование промежуточного языка и виртуальной машины
(C#, Java)

Этапы компиляции программы
void main()
{ int a, b;
scanf(“%d”,&a);
Объектный файл
Программа
Другие
файлы
программы
Библиотеки
Компилятор
Редактор
связей

Этапы разработки программ
Постановка задачи
Определение структур данных
Проектирование алгоритма
Кодирование
Отладка
Тестирование
Доводка

Язык С
Лекция №1
Переменные, типы данных,
операция присваивания

Пример программы
#include
/* Пример №1 – простейшая программа */
void main()
{
int year, month;
year = 2011; month=10;
printf("Сейчас %d год", year);
}

Идентификаторы и переменные
Идентификатор (имя) – последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы (регистр в С/С++ различается!)
Переменная – величина, изменяющая своё значение во время выполнения программы, обозначается идентификатором, всегда принадлежит какому-либо типу данных
Тип данных – множество значений, которое может принимать переменная (а также множество операций, применимых к ней)

Целочисленные типы данных

Вещественные типы данных
0.1234567890123456∙10+15

Описание переменных
int i, j;
float x;
double a,b,c;

Запись непосредственных констант

Записи специальных констант
\n Новая строка
\r Возврат каретки
\t Горизонтальная табуляция
\" Кавычка
\' Апостроф
\\ Обратная косая черта
\0 Нулевой символ
\123 Символ с восьмеричным кодом 123
\xA1 Символ с шестнадцатеричным кодом A1

Операция присваивания
n=1;
n=k*5;
n=n+1;
a=2.99792E+10;
x=a/1000.0
i=j=0; i=(j=0);

Соответствие типов данных
Вообще говоря, тип переменной слева от знака присваивания должен соответствовать типу выражения!
Но есть несколько исключений
Возможно явное приведение типов

Автоматическое приведение типов
int i;
float x;
double y;
char c;
x = i; // Допустимо
i = x; // Предупреждение или ошибка
с = i; // Допустимо, но возможна потеря битов
x = y; // Допустимо, но будет потеря точности

Явное приведение типов
int i;
float x;
double y;
char c;
x = (float) i;
i = (int) x;
i = int(y);
Неверное понимание приведения типов –
источник трудно выявляемых ошибок в программе

Инициализация переменных
int i = 0, j = 0;
float x = 1.0;
double a,b, c = 2.718281828;
Использование неинициализированных переменных –
источник трудно выявляемых ошибок в программе

Бинарные операции
+ – сложение
– – вычитание
* – умножение
/ – деление
% – деление по модулю

Целочисленные арифметические выражения
n
25*n+3
25*(n+3)
n/2 – деление на цело! 5 / 2 = 2
n%2 – остаток от деления 5%2 = 1

Унарные операции
– – унарный минус
++ – увеличение на единицу
– – – уменьшение на единицу
i=1;
j=i++; // j=1
k=++i; // k=3

Вещественные арифметические выражения
x
25.0*x+3
25*(x+3.0)
x/2 – вещественное деление 5.0/2=2.5
2*sin(x)

Операции присваивания

Примеры операций присваивания
x=a+(b=c–d++);
m*=2;
max = (x>y) ? x : y;
a=sin(x)*cos(y);
c=sqrt(2.0);

Приоритеты операций

Простейшая программа
#include
void main()
{ float R;
float L, S;
printf("Enter R "); scanf("%f",&R);
L=3.1415926*2*R;
S=3.1415926*R*R;
printf("L=%f, S=%f",L,S);
}

Функция printf
printf("Hello, World!\n");
printf("x=%f, y=%f\n",x,y);
printf("%05d", 15); // Выдаст 00015
Модификаторы l и h (L, H) %ld – long int, %hu – short unsigned, %Lf – long double
Модификаторы точности %8.2F, %16E, %8d