Лекція1_

Методичне забезпечення
Б.Л.Голуб \ Б.Л.Голуб, Є.М.Шукайло. Методичний посібник до вивчення дисципліни “Програмування та алгоритмічні мови”. Методичний посібник. – Видавничий центр НУБіП, 2012. – 64 с.
Б.Л.Голуб \ Б.Л.Голуб, О.І.Примак. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисциплін “Основи програмування”, “Програмування та алгоритмічні мови” (частина І). – Видавничий центр НУБіП, 2009. – 38 с.
Б.Л.Голуб \ Б.Л.Голуб, О.І.Примак. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисциплін “Основи програмування”, “Програмування та алгоритмічні мови” (частина ІІ). – Видавничий центр НУБіП, 2009. – 50 с.

Рекомендована література
Базова
Б.Керниган \ Б.Керниган, Д.Ритчи. Язык программирования С. – Санкт-Петербург, 2001. – 300 с.
Х.М.Дейтел \ Х.М.Дейтел, П.Дж.Дейтел. Как программировать на С. – М.:”Бином”, 2000. – 1005 c.
Додаткова
Крис Паппас \ Крис Паппас, Уильям Мюррей. Программирование на С и С++. Серия «Библиотека студента». – «Ирина», BHV, Киев, 2000. – 320с.
ANSI, American National Standart for Information Systems – Programming Language C. – New York, 1990.

Лекція 1_Тема №1
Введення в програмування

1.1. Алгоритми та програми
Алгоритмом називається визначена послідовність дій, виконання яких забезпечує досягнення кінцевої мети.
Алгоритмічна мова – формальна система, призначена для запису алгоритмів.
Програма – текст алгоритму, тобто це визначена послідовність дій, записаних на мові програмування, виконання яких призведе до кінцевої мети.
Програмування – процес створення програми.

Структури алгоритмів
1) слідування (лінійна структура, коли перетворення інформації відбувається послідовно за певними формулами);
2) розгалуження (структури з перевіркою умов, коли перетворення інформації може здійснюватися за різними схемами, залежно від властивостей вхідних даних або проміжних результатів);
3) повторення (циклічні структури, коли є можливість багаторазового виконання деякої сукупності дій).

У словнику будь-якої мови знайдуться слова для опису трьох можливих структур алгоритму, для зображення алгоритму графічно розроблені спеціальні графічні фігури, в будь-якій мові програмування існують інструменти для реалізації лінійної структури, структури з перевіркою умов та циклічної структури. Способи опису алгоритмів: словесний; словесно-формульний; графічна схема; блок-схема; операторна схема; НІРО-схема; таблиця рішень, тощо.
В даному курсі ми будемо користуватись представленням алгоритмів у вигляді блок-схем.
1.2. Блок-схема як засіб графічного зображення алгоритмів. Лінійні алгоритми. Алгоритми з розгалуженням. Алгоритми з циклами та циклічними структурами.

Блок-схема алгоритму обчислення коренів квадратного рівняння

1.3. Мови програмування. Компілятори програмування
У вузькому сенсі під програмуванням (кодуванням) розуміють написання програм (інструкцій) на конкретній мові програмування. Відповідно, люди, які цим займаються, називаються програмістами.
Якщо висловлюватися мовою програміста, дії, які треба виконати – це оператори, а визначення послідовності їх виконання називається керуванням програмою.
Програмісти розробляють програми на різних мовах програмування, деякі з яких безпосередньо зрозумілі комп'ютеру, а інші поневіряються проміжній стадії – трансляції. Усі мови можуть бути поділені на три загальних типи:
машинні мови;
мови асемблера;
мови високого рівня.

Компілятори програмування
Для перетворення програм на мові високого рівня у програми на машинній мові використовуються спеціальні програми, які називаються компіляторами.
Існують багато компіляторів та інтегрованих середовищ розробки:
Borland C++
C++ Builder
Microsoft Visual C++
Microsoft Visual Studio
Dev-C++
Code::Blocks
Embarcadero RAD Studio та ін.

Основні мови програмування
FORTRAN
COBOL
PASCAL
BASIC
C
C++
Об'єктно-орієнтовні мови програмування

Рейтинг TIOBE Index

Рейтинг TIOBE Index побудований на оцінці результатів пошукових запитів, що містять назву мови.
Логіка цього індексу дуже проста: «Якщо мову шукають в пошукових системах, то вона популярний». Звичайно ж, ця заява спірне, тому що програмісти-професіонали вкрай рідко будуть шукати в пошуковику саме назва мови програмування. Вони частіше шукають вирішення конкретного завдання. Але величезний плюс цього рейтингу в тому, що він досить об'єктивно показує інтерес до тій чи іншій мові.

Рейтинг IEEE Spectrum

Щорічний рейтинг IEEE Spectrum Top Programming Languages використовує 11 метрик з 8-ми джерел, включаючи пошукові запити, згадки в твіттері і навіть згадки у вакансіях на роботу програміста.
З одного боку цей рейтинг використовує більше даних, але з іншого боку в багатьох джерелах дані мають пов'язаний характер.
Чим більше публікуються вакансій на деяку мову програмування, тим більше запитів буде в пошукових системах. Тобто у нових мов більше шансів потрапити на вершину рейтингу.

ІСТОРІЯ МОВИ С
ХАРАКТЕРИСТИКА С-СИСТЕМ
С - розроблена Деннісом Річі у 1972 році.
С++ - Б'єрном Страуструпом розроблено доповнення до мови С у 1983 році (мова С++ надає можливості об'єктно-орієнтованого програмування).
С# - об'єктно-орієнтована мова програмування. Розроблена в 1998-2001 роках групою інженерів під керівництвом Андерса Хейлсберга.

С-системи
С-системами - комплекс програмних продуктів, які дозволяють розроблювати програми на мові С.
Вони складаються з:
середовища;
мови програмування;
стандартної бібліотеки.
Бібліотечні функції виконують такі операції, як введення/виведення, математичні обчислення.
Під час розробки С-програми проходять шість етапів: редагування, передпроцесорна обробка, компіляція, компонування, завантаження, виконання.

Алфавіт мови.
Алфавіт мови С/С++ складається з:
великих і малих літер латинського алфавіту: "А", ..., "Z", "а", ..., "z";
цифр 0, 1, ..., 9;
спеціальних символів: " ' () [] {} < > . , ; : ? ! ~ * + - = / \ | # % $ & ~ @ та символу підкреслення _.
Програми складаються із синтаксичних конструкцій, які називаються командами (інші назви — оператори). Команди будуються з лексем - неподільних елементів мови: слів, чисел, символів операцій. Слова поділяють на ідентифікатори і ключові слова. Ідентифікатор - це назва (ім'я), яку користувач надає об'єктам, наприклад, змінним, сталим, функціям. Усі слова можуть складатися з рядкових чи прописних літер англійського алфавіту, цифр, а також містити символ підкреслення. Ідентифікатор завжди починається з букви або із символу підкреслення. Однакові за змістом малі та великі літери у моні С++ вважаються різними символами. Зарезервовані ідентифікатори називаються ключовими словами. Вони використовуються для написання команд. Змінити призначення ключового слова у програмі не можна. Основні ключові слова мови С/С++: int, double, bool, main, new, break, printf, scanf, cin, cout, while, for, switch, struct, return і т.д.

Директиви препроцесора
Препроцесор - це програма, яка опрацьовує директиви. Директиви препроцесора - це команди компілятора відповідної мови програмування, які виконуються на початку компіляції програми. Директиви мови C/С++ починаються із символу #.
Директива # include означає, що до програми необхідно приєднати програмний код із зазначеного після неї файлу.
Файли, які приєднують директивою #include, називаються файлами заголовків (header-файлами, бібліотеками).
Щоб приєднати модуль до програми користувача, директиву препроцесора необхідно зазначити на початку програми так:
#include <назва файлу.розширення>
або так:
#include "шлях до файлу\назва файлу.розширення"

Наприклад:
#include
для підключення бібліотеки зі стандартними математичними функціями,
або #include "d:\stud\MyBib.h"
для підключення власного створеного бібліотечного файлу.
Увага! Згідно зі стандартом ISO/ANSI файли заголовків для С++ у директиві #include в деяких середовищах програмування деякі бібліотеки прийнято записувати без розширення, наприклад #include
, #include
. Файли заголовків мови С, які використовуються у С++ - програмах, починаються з літери с, наприклад #include
.

Директива #define має подвійне значення.
По-перше, вона може задати стале значенню (оголошує сталу). Наприклад, якщо у програмі задано:
#define N 25
То N під час виконання програми матиме значення 25.
По-друге, вона дає змогу описати макроси - короткі команди (переозначити команди) чи записати функції: #define D{a, b, с) ((b) * (b) - 4 * (а) * (с))
Тепер скрізь для обчислення дискримінанта замість команди d=b*b-4*a*c можна записувати d = D(a, b ,с)
Директива #undef скасовує дію директиви #define:
#define D(a,b,c) ((b) * (b) - 4 * (а) * (с))
#undef D
#define D(a,b,c) ((a) * (b) * (c))

Головна функція
Головна функція, яка має бути у кожній програмі - це функція вигляду:
int main(void)
{
тіло функції з командою return 0;
}
або
main()
{
тіло функції з командою return 0;
}
Ключове слово void означає, що функція не залежить від параметрів, його записувати не обов'язково.

Головна функція
або
void main()
{
тіло функції;
}
Така функція називається функцією main() типу void. Вона не повертає у програму жодних значень, тому команду return писати не треба.

Коментар
Коментар - це фрагмент тексту програми, який слугує для пояснення призначення програми чи окремих команд і не впливає на виконання команд. Його записують так:
//текст коментарю
або так:
/* текст коментарю */
У першому випадку коментар має бути або у кінці рядка, або єдиним у рядку. Другий спосіб більш універсальний: коментар можна записати будь-де, не розриваючи лексем.

Стандартний вигляд програми
// коментарі
#include <назва бібліотечного файла>
int main()
{
<тіло функції>;
return 0; // або return (0);
}

Приклад простої програми, виконання якої дозволить отримати на екрані монітора рядок тексту
/*Виведення рядка тексту*/
#include
main()
{
printf("\nЛаскаво запрошуємо на навчання в НУБіП!\n");
return 0;
}

Функція виведення даних printf
printf ("Рядок Форматів", об'єкт 1, об'єкт 2, ..., об'єкт n);
Рядок Форматів складається з наступних елементів:
керуючих символів;
тексту, представленого для безпосереднього виведення;
форматів, призначених для виведення значень змінних різних типів.
Об'єкти можуть бути відсутніми.
Керуючі символи не виводяться на екран, а керують розташуванням символів, що виводяться. Відмінною рисою керуючого символу є наявність зворотного слеша '\' перед ним.
Текст виводиться у подвійних лапках.
Формати потрібні для того, щоб вказувати вид, в якому інформація буде виведена на екран. Відмінною рисою формату є наявність символу відсоток '%' перед ним.

Команди форматування
(специфікатори формату) для printf ()

Основні керуючі символи
'\ n' - новий рядок;
'\ t' - горизонтальна табуляція;
'\ v' - вертикальна табуляція;
'\ b' - повернення на символ;
'\ r' - повернення на початок рядка;
'\ a' - звуковий сигнал.

Наприклад,
int main()
{
printf ("Celebration:%c %d %s\n", ‘s’, 22,” of September!");
return 0;
}
призводить до результату
«Сelebration: s 22 of September!».

Типи даних

Типи даних(продовження)

Функція введення даних scanf()
Функція введення даних з клавіатури scanf() виконує читання даних, що вводяться з клавіатури, перетворює їх у внутрішній формат і передає функції. При цьому програміст задає правила інтерпретації вхідних даних за допомогою специфікацій рядка формату.
Загальна форма запису функції scanf()
scanf ("Рядок форматів", адреса змінної1, адреса змінної2, ...);
Рядок форматів аналогічний функції printf().
Для формування адреси змінної використовується символ амперсанд '&':
Адреса = &об'єкт
Рядок форматів і список аргументів для функції обов'язкові.

Арифметика мови С

Програма знаходить суму двох чисел
/* Програма знаходження суми */
#include
main()
{
int d1, d2, sum; /* Об'ява змінних*/
printf("Ввести перше число:"); /* Підказка */
scanf("%d",&d1); /* Прочитати ціле */
printf("Ввести друге число:"); /* Підказка */
scanf("%d",&d2); /* Прочитати ціле */
sum=d1+d2; /* Присвоїти суму */
printf("Сума дорівнює %d",sum); /*Вивести суму */
return(0); /* Програма закінчилася успішно */
}

Усі арифметичні операції є двомісними. Результат ділення двох цілих чисел також буде ціле число (7/4=1, 17/18=0).
Операцію обчислення залишка частки можна виконувати тільки з цілими числами.
У мові С обчислення арифметичного виразу здійснюються за порядком, який відповідає правилам старшинства операцій

Операції присвоєння
У мові С передбачено декілька операцій присвоєння.
c=c+3; або c+=3;
Будь-який оператор виду
змінна=змінна операція вираз;
може бути записаний у вигляді
змінна операція = вираз;

Бібліотека математичних операцій
sqrt(x) –знаходження кореня числа х
tan(x) – тангенс числа х
sin(x) – синус числа х
cos(x) – косинус числа х
log(x) – логарифм числа х
abs(x) – модуль числа х або fabs(x)
pow(x,y) - піднесення числа х до степені у

Приклад
#include
#include
int main()
{
int a1=2, a2; /* Об'ява змінних*/
float b1,b2,rez;
a2=5;
printf("Ввести перше число:"); /* Підказка */
scanf("%f",&b1); /* Прочитати дійсне число */
printf("Ввести друге число:"); /* Підказка */
scanf("%f",&b2); /* Прочитати дійсне число */
rez=(b1*a2+a1*sin(b2))/log(b1-b2); /* Обчислення, якщо b1>b2*/
// rez=(b1*a2+a1*sin(b2))/log(abs(b1-b2));
printf(“Результат дорівнює %f",rez); /*Вивести результат */
return 0; /* Програма закінчилася успішно */
}

Підключення української мови

Windows-1251 (також вживаються назви Win1251, CP1251) — кодування символів) — кодування символів, що є стандартним 8-бітовим кодуванням для всіх локалізованих українських і російських версій Microsoft Windows. Користується досить великою популярністю.

ASCII(від назви Американський стандартний код для інформаційного обміну, англ. American Standard Code for Information Interchange) в обчислювальній техніці — система кодів, у якій числа від 0 до 127 включно поставлені у відповідність літерам, цифрам і символам пунктуації.
ASCII (1963 рік) була розроблена для кодування символів, коди яких розміщувалися в 7 біт (128 символів; 2^7 = 128); при цьому старший 7-й біт (нумерація з нуля) був використаний для контролю помилок, що виникли при передачі даних. Потім - кодування було розширено до 256 символів (28 = 256); коди перших 128 символів не змінилися. Такий 8-бітний варіант коду називають розширеним ASCII.
Система широко використовується для зберігання тексту і передачі інформації між комп‘ютерами.

Таблиця ASCII (кодиування Windows-1251)

Приклад 1
Написати програму, яка обчислює суму двох цілих чисел

#include
int main()
{int x,y;
printf("\n Calculate sum: ");
printf("\nInput x=");
scanf("%d",&x);
printf("\nInput y=");
scanf("%d",&y);
printf("%d+%d=%d",x,y,x+y);
return 0;
}

#include
int main()
{int x,y;
printf("\n Calculate sum: ");
printf("\nInput x=");
scanf("%d",&x);
printf("\nInput y=");
scanf("%d",&y);
printf("%5d+%5d=%7d",x,y,x+y);
return 0;
}

printf("%05d+%05d=%07d",x,y,x+y);

#include
#include
int main()
{
int x,y;
printf("\n Calculate sum: ");
scanf("%d%d",&x,&y);
printf("%d+%d=%d",x,y,x+y);
return 0;
}

#include
#include
int main()
{ int x,y;
printf("\n Calculate sum: ");
scanf("%d+%d",&x,&y);
printf("%d+%d=%d",x,y,x+y);
return 0;
}

Формат виведення дійсних чисел
float b=323.765381;
printf("%f\n",b);
printf("%5.3f\n",b);
printf("%3.10f\n",b);
printf("%.4f\n",b);
printf("%.5f\n",b);
printf("%3.0f\n",b);

Приклад 2

#include
#include
int main()
{int a=2;
float x,y,t1;
printf("\nInput x=");
scanf("%f",&x);
printf("Input y=");
scanf("%f",&y);
t1=1/a*(x*x+2)*(5*y-log(x));

printf("%f",t1);
return 0;
}

t1=1.0/a*(x*x+2)*(5*y-log(x));