Введение в программирование (язык C, лекция 1)

= аппаратура + программы + пользователи
вычислительная система
Программное обеспечение ЭВМ: прикладное, системное и инструментальное
Прикладное ПО предназначено для решения конкретных прикладных задач.
Системное (общее) ПО обеспечивает функционирование вычислительной системы и необходимо для решения всех задач (основная часть СПО - операционная система - ОС).
Инструментальное ПО – средства для разработки программ (системы программирования).

включает: языки программирования, трансляторы, библиотеки программ, текстовые редакторы, редакторы связей, загрузчики, средства отладки.
Язык программирования - система обозначений для записи программ. Наиболее распространенные языки программирования Basic, Pascal, C, C++, Fortran, Lisp, Prolog, Ada и др. Перечислены машинно-независимые языки высокого уровня (ЯВУ).
Машинная независимость языка означает возможность использовать язык для ЭВМ разных типов.
Уровень языка определяется степенью его близости к машинному языку.

программирования на ЭВМ необходим транслятор.
Транслятор – программа для перевода программ с одного языка на другой.
Виды трансляторов: компилятор, интерпретатор, ассемблер и др.
Компилятор – анализирует и переводит программу с ЯВУ на язык, близкий к машинному, без непосредственного выполнения.
Исходный модуль - текст программы на ЯВУ. Объектный модуль - результат компиляции.
Интерпретатор – анализирует и сразу выполняет каждую команду исходной программы.

Основные понятия

изучающая теорию и методы разработки, производства и эксплуатации ПО ЭВМ. До половины затрат на разработку программ требует ее отладка.
Отладка программы - обнаружение ошибок в программе, их локализация и исправление.
Методы отладки – тестирование, верификация.
Тестирование - выполнение программы вручную или на ЭВМ на контрольных примерах (тестах).
Тест - исходные данные программы вместе с ожидаемым правильным результатом работы.
Верификация - доказательство правильности программы в общем виде, по законам математики.

Основные понятия

описание последовательности операций, направленной на решение поставленной задачи.
Основное свойство алгоритма – дискретность.
Операция - действие конечной продолжительности над некоторыми объектами.
Операнд - объект, участвующий в операции.
Оператор - это описание операции. Алгоритм состоит из операторов.

Основные понятия

Текстовый. Универсален, наиболее распространен.
Табличный. Не универсален, но удобен в отдельных случаях.
Графический. Наиболее нагляден. Используется в виде схем алгоритмов и программ.
Правила оформления схем регламентируются государственным стандартом.

Основные понятия

в схемах алгоритмов:
"процесс" (прямоугольник) - для описания операций ввода, обработки и вывода данных;
"решение" (ромб) - для разветвления алгоритма;
"пуск-останов" (овал) обозначает начало, конец и прерывание выполнения алгоритма;
"комментарий" - для пояснения схемы.

блоков) схем алгоритмов

а = 10, 15, 20, … мм; b = 1,5 а (допускается b = 2 a)

на языке С

/* Программа 1.1. Площадь прямоугольника (в стиле С) */
#include
main ()
{ float a, b, /* стороны прямоугольника */ s; /* площадь прямоугольника */
printf ("\n Стороны прямоугольника = "); scanf (“%f %f”, &a, &b);
s = a * b;
printf ("\n Площадь = %.2f \n ", s);
return 0; }
Можно обойтись без дополнительной переменной s, тогда вычисление площади выполняется при выводе результата:
printf ("\n Площадь равна =%.2f \n ", a * b);

*/ - комментарий языка С не выполняется и не влияет на работу программы.
main() – заголовок главной функции.
Тело функции в фигурных скобках { }.
Программа на языке С состоит из одной или нескольких функций, выполнение начинается с функции main().
return - оператор возврата, завершает выполнение функции. return 0; означает успешное завершение программы.
float a, b, s; – объявлены переменные вещественного типа.

() - вызов стандартной функции для вывода сообщения и результата.
printf ("\n Стороны прямоугольника = ");
Форматная строка содержит текст в кавычках, где символ \n - переход на новую строку.
printf ("\n Площадь = %.2f \n ", s);
Форматная строка, кроме текста, содержит формат вывода переменной s. Выводится значение переменной s или выражения a*b.
%f – формат вещественного числа, %.2f –формат вывода с точностью до 2-х знаков.

- вызов стандартной функции для ввода исходных данных.
scanf (“%f %f”, &a, &b);
Форматная строка содержит форматы ввода вещественных переменных a, b.
Символ & (амперсенд ) перед именем переменной - операция получения адреса переменной.
#include - директива препроцессора для использования стандартных функции ввода/вывода.
- заголовочный файл, содержит объявления стандартных функций ввода/вывода.

величина

Величина имеет обозначение,
обладает значением,
принадлежит некоторому типу данных,
хранится по некоторому адресу в ОП.
Константа - для представления постоянных величин.
Значение константы не может измениться.

величины

Типы констант Примеры констант Целые числа: 15 -1 100 9 Вещественные числа: -1.05 0.0001 1е-4 Символьные : ‘A’ ‘a’ ‘*’ ‘9’ Строковые: “KGTU” “Kazan”
Символические константы
Константа может быть именована, по традиции имена констант задают заглавными буквами. Примеры объявления символических констант:
#define N 20 const float PI = 3.1415;

принимать в программе различные значения.
До использования переменная величина должна быть объявлена.
Объявление переменной величины: <тип> <имя> [,<имя> ] …;
При объявлении определяются: имя переменной величины – идентификатор; тип данных, к которому она относится.
Идентификатор – имя для обозначения переменной величины в программе. Именуются также функции, метки.

Постоянные и переменные величины

величины

Идентификатор – последовательность латинских букв, цифр, символов подчеркивания.
Идентификатор должен начинаться с буквы или символа подчеркивания. Не допускается совпадение имени с ключевыми словами языка, например, с ключевым словом while.
Примеры идентификаторов: summa, X, k2, k_sim

величины

Тип данных величины определяет: - множество допустимых значений величины; - набор допустимых операций над ними; - способ представления этих значений в памяти.
Встроенные типы данных:
Целые – int, unsigned (беззнаковое целое), short (короткое целое), long (длинное целое), char (символ);
Вещественные – float, double (двойной точности);
Прочие: пустой – void; перечислимый – enum.

Диапазон значений
unsigned char 1 байт 8 бит от 0 до 255;
int 2 байта 16 бит от -215 до 215-1, т. е. от -32768 до 32767
short (<= int) 2 байта 16 бит от -32768 до 32767
unsigned 2 байта 16 бит от 0 до 216-1 т. е. от 0 до 65535
unsigned short 2 байта 16 бит от 0 до 65535
long (>= int) 4 байта 32 бита от -231 до 231-1 т. е. приблизительно ±2*109
unsigned long 4 байта 32 бита от 0 до 232-1 т. е. приблизительно от 0 до 4*109

Точность Диапазон значений
float 4 байта 6..7 знач. цифр ± (от 10-38 до 10+38)
double 8 байт 15 знач. цифр ± (от 10-308 до 10+308)
long double 10 байт 19 знач. цифр ± (от 3.4·10-4932 до 1.1·10+4932)

величин

int i, j; float x, y=0; char c;
int z[5]={1, 3, 12,-8, 15}; float a[10][10]; char st[80]; char s[]=“KGTU”;

значения переменной величины.
Оператор присваивания имеет вид <имя_величины> = <выражение>;
Присваивание можно понимать как операцию «заменить на». Вычисляется значение выражения, которое заменяет прежнее значение переменной.
Например, x = 20; y = x*10+5; x++; x = x*x; x += 10; y--;

- это формула, определяющая последовательность операций для получения значения.
Выражения языка СИ подобны алгебраическим выражениям, могут содержать константы, имена констант и переменных, вызовы функций, знаки операций, скобки.
В языке C выражение, заканчивающееся точкой с запятой, образует оператор-выражение. Частными случаями этого оператора являются оператор присваивания и вызов подпрограммы.

СИ

Например,
y = (1 + x*x) / (2+x); z = ( (x + y)*10 - 1) / 2;
i ++; i = i + 1;
x += 10; x = x + 10;
z = sqrt(x + y) * 10; y = (1 + sin( x) * x) / 2;

СИ

Некоторые операции языка С
Арифметические операции: ++ -- * / % + -
Операции отношений: > >= < <= ==(равно) !=(не равно)
Логические операции: ! (не) && (и) || (или)
Операции присваивания: = *= /= += -=

СИ

Операции целочисленного деления / - частное ,
% - остаток от деления.
При целочисленном делении с остатком дробная часть частного отбрасывается.
Делимое = Частное * Делитель + Остаток
Например, 17/5 = 3, а 17%5 = 2 17 = 3*5 + 2

СИ

Условная операция выражение1 ? выражение2 : выражение3
Если значение выражения1 !=0, то результат равен выражению2, в противном случае - выражению3.
Выражение1 должно иметь целочисленное значение.
Например, нахождение максимума из двух значений:
z = (a > b) ? a : b; /* z = max (a, b); */

языка С/С++

sin(x) и sqrt(x) - стандартные функции языка С: sin(x) – для вычисления sin x; sqrt(x) – для вычисления квадратного корня из x.
Для использования стандартных функций языка С (их свыше 200) необходимо включать заголовочные файлы.
Например, для использования перечисленных функций нужна директива препроцессора #include
Заголовочный файл содержит объявления математических функций.