Műszaki informatika 2. Ea: IPA
Az Informatikai
Problémamegoldás Alapjai
B I T MAN
1/223
B Iv: T2014.02.15 MAN
Probléma megoldás (erről szól a tananyag)
Ezt kell megtanulni! 2/223
De nem így! Miért? B I T MAN
Probléma megoldás (erről szól a tananyag)
Így kell megtanulni! 3/223
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 4/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
A számítógépek felépítése A hardver fogalma: a számítógépet alkotó fizikai elemek
összessége. A személyi számítógépet (Personal Computer, PC)
hardverelemek alkotják, amelyeket modulárisan építenek össze. A szoftver fogalma: a számítógépen lévő programok,
adatok és azok dokumentációja.
5/223
B I T MAN
A Neumann modell Feldolgozás
Bemenet
Tárolás
Kiment
Bemenet, kimenet: kommunikáció a külvilággal, az
adatbevitel- és kivitel megvalósítása Tárolás: az adatok és a programok a program végrehajtása közben belső memóriába kerülnek Feldolgozás: vezérlés, műveletvégzés, adatmozgatás 6/223
B I T MAN
Neumann-elvek 1. A számítógép legyen soros működésű: a gép az utasításokat sorban egymás után, egyenként hajtsa végre. 2. A számítógép a kettes számrendszert használja, és legyen teljesen elektronikus: a kettes számrendszert és a rajta értelmezett aritmetikai ill. logikai műveleteket könnyű megvalósítani kétállapotú áramkörökkel (pl.: 1 magasabb feszültség, 0 - alacsonyabb feszültség). 3. A számítógépnek legyen belső memóriája: a számítógép gyors működése miatt nincs lehetőség arra, hogy minden egyes lépés után a kezelő beavatkozzon a számítás menetébe. A belső memóriában tárolhatók az adatok és az egyes számítások részeredményei, így a gép bizonyos műveletsorokat automatikusan el tud végezni. 7/223
B I T MAN
Neumann-elvek 2. 4. A tárolt program elve: a programot alkotó utasítások kifejezhetők számokkal, azaz adatként kezelhetők. Ezek a belső memóriában tárolhatók, mint bármelyik más adat. Ezáltal a számítógép önállóan képes működni, hiszen az adatokat és az utasításokat egyaránt a memóriából veszi elő. 5. A számítógép legyen univerzális: a számítógép különféle feladatainak elvégzéséhez nem kell speciális berendezéseket készíteni. Alan Turing angol matematikus bebizonyította, hogy az olyan gép, amely el tudja végezni az összeadás és az összehasonlítás műveletét, bármilyen más számítás elvégzésére is alkalmas. 8/223
B I T MAN
Neumann-elvű PC Vezérlőegység: Mivel az adatok és az utasítások egy
helyen tárolódnak, szükség van egy olyan vezérlőegységre, amely különbséget tud tenni közöttük, és az utasításokat önműködően végre tudja hajtani. Ez az egység a Control Unit – CU.
Aritmetikai-logikai egység: A számítógépben kell
lennie egy olyan egységnek, amely a matematikai és a logikai műveleteket is képes elvégezni. Ez az: CPU (Aritmetical-Logical Unit, ALU) CU
Napjainkban a központi vezérlő egység (Central Processing Unit, CPU) végzi el a vezérlő egység és az aritmetikai-logikai egység feladatát is. Perifériák: Szükség van olyan bemeneti/kimeneti
ALU
(input/output, I/O) egységekre, amelyek segítségével B I T MAN 9/223 létrejöhet a kapcsolat az ember és a gép között.
Neumann-elvű PC 1. Control Unit Vezérlő Egység
CPU CU adat és utasítás
vezérlés
Input
ALU
adat
Memória
adat
Output
adat
Tárolók Vezérlőegység: Mivel az adatok és az utasítások egy
helyen tárolódnak, szükség van egy olyan vezérlőegységre, amely különbséget tud tenni közöttük, és az utasításokat önműködően végre tudja hajtani. Ez az egység a Control Unit – CU. B I T MAN 10/223
Neumann-elvű PC 2. Arithmetical & Logical Unit Aritmetikai és Logikai Egység
CPU CU adat és utasítás
vezérlés
Input
ALU
adat
Memória
adat
Output
adat
Tárolók Aritmetikai-logikai egység: A számítógépben kell lennie
egy olyan egységnek, amely a matematikai és a logikai műveleteket is képes elvégezni. Elnevezése: Arithmetical-Logical Unit, ALU
11/223
B I T MAN
Neumann-elvű PC 3. Central Processing Unit Központi Vezérlő Egység
CPU CU adat és utasítás
vezérlés
Input
ALU
adat
Memória
adat
Output
adat
Tárolók
Napjainkban a központi vezérlő egység – Central Processing Unit, CPU – végzi el a vezérlő egység és az aritmetikai-logikai egység feladatát is. 12/223
B I T MAN
Neumann-elvű PC 4. CPU CU adat és utasítás
vezérlés
Input
ALU
adat
Memória
adat
Output
adat Input Unit Bemeneti egység
Tárolók
Output Unit Kimeneti egység Storage Units Háttértárak
Perifériák: Szükség van olyan bemeneti/kimeneti
(input/output, I/O) egységekre, amelyek segítségével létrejöhet a kapcsolat az ember és a gép között. 13/223
B I T MAN
Neumann-elvű PC 5. CPU
Utasítás
CU vezérlés
ALU adat
Program
Input
adat
Memória adat
1 Program indul 2. Be: A,B 3. C = A+B 4. Ki: C 5. Program leáll
14/223
adat
Output
Program
Tárolók Működési mód: Bemenetről, vagy háttértárról elindítunk egy programot, mely a memóriába töltődik, és az utasításai sorban, egymás után végrehajtódnak.
B I T MAN
Neumann-elvű PC 6. CPU CU vezérlés
Input
ALU adat
adat
Memória
adat
Output
adat
Tárolók
Következmény: - Hardver - Szoftver
A működési módból következik: A számítógép két részre bontható, a fizikai alkotórészekre (hardver), és a működtető adatfolyamra (szoftver). 15/223
B I T MAN
A Neumann-ciklus
START
Program betöltése Utasításhívás Értelmezés Végrehajtás Nem
Vége? Igen
STOP 16/223
B I T MAN
Neumann-elvű PC felépítése Számítógép
Rendszeregység
CPU
Memória RAM ROM BIOS
17/223
Egyéb vezérlők Alaplapi vezérlők USB vezérlő Monitorkártya Hangkártya Hálózati kártya
Perifériák
Bemeneti eszközök
Kimeneti eszközök
Tároló eszközök
Billentyűzet Egér Mikrofon Képolvasó Vonalkód olvasó Webkamera
Monitor Nyomtató Hangszóró
Flopi Winchester CD, DVD Pendrájv
Adattovábbító eszközök UTP kábel Modem Router WiFi Bluetooth
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 18/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
A szoftverfejlesztés alapjai A különböző szoftverek szűkebb értelemben vett
fejlesztése elsősorban az informatikus feladata, de legtöbbször az informatikusnak és az adott terület szakemberének szorosan együtt kell működni az alkalmazás kifejlesztésében, tesztelésében és menedzselésében. Ezért nagyon fontos, hogy a nem informatikus
szakemberek is tisztában legyenek a szoftverfejlesztés alapfogalmaival.
19/223
B I T MAN
START
A programfejlesztés lépései
Be: Specifikáció
Specifikáció elkészítése
Algoritmus elkészítése
Algoritmus készítés
Kódolás
Kódolás
Program ellenőrzés:
– Szintaktikai – Szemantikai Dokumentáció elkészítése: – Programozói – Felhasználói Karbantartás, verziókövetés
20/223
Fordítás, végrehajtás Tesztelés
Igen
Van hiba a programban?
Nem Dokumentáció készítés
STOP B I T MAN
Specifikáció Specifikáció:
– A feladat pontos megfogalmazása, – Az algoritmussal szemben támasztott követelmények rendszere, – A bemenő adatok és – az eredmények részletes felsorolása. A kész programnak a specifikáció szerint kell működnie.
21/223
B I T MAN
Algoritmus Az algoritmus, egy probléma megoldásának véges számú lépésben történő egyértelmű és teljes leírása. Az algoritmus nem kötődik konkrét számítógéphez, általában valamilyen algoritmus leíró nyelven szokták megfogalmazni. Top-down tervezési módszer: lépésenkénti finomítás
– A feladatot felbontjuk néhány önálló, elkülöníthető tevékenységre. – Minden tevékenységet felbontunk további részekre. – A felbontást addig végezzük, amíg el nem érkezünk az elemi tevékenységeket tartalmazó algoritmusig. 22/223
B I T MAN
Kódolás Az algoritmust a számítógéppel egy programozási nyelv
segítségével kell közölni. Azt a folyamatot, amely során egy algoritmus lépéseit egy programnyelv utasításaival leírjuk, kódolásnak nevezzük. Az algoritmust olyan részletességgel kell leírni, hogy a
kódolás már egyszerűen elvégezhető legyen.
23/223
B I T MAN
Fordítás, végrehajtás A kódolást követi a fordítás, majd a végrehajtás.
Bármilyen gondosan végeztük a tervezést, és a
kódolást, a program általában számos hibát tartalmaz. – Szintaktika: a nyelvtan – szintaktikailag helyes valami, ha helyesen van leírva. – Szemantika: a jelentés – szemantikailag helyes valami, ha helyesen működik. A programokat szintaktikailag tudja ellenőrizni a fordító, szemantikailag nem! A szemantikai hibák kiderítéséhez futtatni, tesztelni kell a programot. 24/223
B I T MAN
Szemantikai hiba!
25/223
B I T MAN
Tesztelés Két fontos terület:
– Verifikáció: A szoftver megfelel-e specifikációjának? • Hiányosság tesztelés: meg van-e minden funkció? • Statisztikai teszt: tesztesetek – Célok, bemenő adatok → eredmények – Működési mód, helyesség – Mindenféle lehetséges elágazás kipróbálása – Validáció: A szoftver kielégíti a kliens igényeit, megfelel a vásárló elvárásainak? • Kényelem, érthetőség, megtanulhatóság, gyorsaság • Naiv tan esete („Marinéni”) 26/223
B I T MAN
Fejlesztői dokumentáció Olyan szinten ismerteti a programot, hogy hozzáértő
személy szükség esetén el tudja végezni a módosításokat, a program fejlesztését, vagy az utólag felismert hibák javítását. Tartalma: – – – – – – – – 27/223
Részletes specifikáció, Futási környezet, Fejlesztői környezet (programozási nyelv), Részletes algoritmus, Forráskód, Teszt adatsorok, eredmények, A hatékonyság elemzése, Továbbfejlesztési lehetőségek.
B I T MAN
Felhasználói dokumentáció A felhasználók számára készül
Tartalma:
– A program rövid áttekintő leírása – Futási környezet (hardver- és szoftverfeltételek, operációs rendszer, perifériák, stb.) – A program telepítése, indítása, a használat leírása – Bemenő adatok és eredmények – Példafuttatás – Hibaüzenetek, a hibák lehetséges okai
28/223
B I T MAN
Program minőségi jellemzők Helyesség
Hibatűrés Karbantarthatóság, bővíthetőség Újrafelhasználhatóság Kompatibilitás Felhasználó barátság Hordozhatóság Hatékonyság Ellenőrizhetőség
29/223
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 30/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
Monolitikus programozás 1950 körül kezdődött
Egyszerű programok Egy programot csak egy programozó írt Egy probléma megoldása mindig egyetlen lineáris kódsor Később bonyolultabb programokat is így próbáltak megírni Sok hiba, átláthatatlan kód, nehézkes javítás, módosítás Néhányan elkezdenek azzal foglalkozni, hogyan kellene
programokat írni.
31/223
B I T MAN
Moduláris programozás Bizonyos bonyolultság után a teendők átláthatatlanok,
ezért részfeladatokra bontjuk azokat. A részfeladatokra ki kell dolgozni a megoldás menetét, majd az egyes részeket újra össze kell állítani, hogy azok együttműködve, egymásra épülve a teljes feladat megoldását szolgáltassák. A moduláris programozás olyan programozási mód, melyben a teljes program modulokból áll. Az egyes modulok jól meghatározott részfeladat megoldását végzik, kezelhető méretűek, egyértelmű céljuk van és jól definiáltan csatlakoznak a program többi moduljához. A modulokat szubrutinnak (alprogramnak) szokás nevezni. 32/223
B I T MAN
Moduláris programozás 2. A moduláris programozás irányelvei: "Oszd meg és uralkodj" elv: A feladatokat egyértelműen le kell osztani modulokra. A modulok belső működésébe más modul nem szólhat bele. A modul a saját feladatának tökéletes elvégzéséért felelős. Fontos, hogy a modulok lehetőleg egymástól függetlenül működjenek, mert így a hibák kiszűrése egyszerűbb, a feladat átláthatóbb, könnyebben módosítható. Adatok (információ) elrejtésének elve: Az egyes modulok csak saját adataikon dolgozzanak, csak akkor használjanak közös adatokat, ha ez elkerülhetetlen.
33/223
B I T MAN
Moduláris programozás 3. Felülről lefelé (top-down) tervezés esetén a megoldást
felülről lefelé, fokozatosan, lépésenként finomítjuk. A feladatot részfeladatokra, a részfeladatokat ésszerű határokig ismét kisebb feladatokra bontjuk. A kialakított egységek interface-eken keresztül kommunikálnak, de csak a szintek közötti kommunikáció megengedett, a szinten belüli moduloké tilos!
Teljes feladat 1.rész A 34/223
B
2.rész C
D
3.rész
Nagy, összetett programok esetén hatékony megoldás!
E F G H I
B I T MAN
Moduláris programozás 3. Az alulról felfelé (bottom-up) tervezés lényege, hogy már
meglévő, kész modulokból építkezünk. Erre akkor kerül sor, ha bizonyos részfeladatokat egy előző feladat kapcsán már megoldottunk (gondolva a későbbi felhasználásokra is), vagy amikor egy rutingyűjteményt (szoftvert) vásároltunk. Pl.: Hardver közeli programozás. Vásárolunk egy kézi adatgyűjtő számítógépet, és a hozzá kapott kis programocskákból építünk fel egy használható kezelő programot.
35/223
B I T MAN
Strukturált programozás A strukturált programozás jelenti valamennyi ma
használatos programtervezési módszer alapját. Széles körben elfogadott az a nézet, hogy a strukturált programozás a programfejlesztés egyetlen lehetséges módja. A strukturált programok építőelemei (Dijkstra): – Szekvenciák (utasítássorok) – Döntési szerkezetek (elágazások v. szelekciók) – Iterációk (ismétlődő részek v. ciklusok) Az 1970-es évektől, amikor a strukturált programozás népszerű technikává vált, olyan új programozási nyelvek születtek, melyek támogatták, hangsúlyozták a módszer alkalmazását (Pascal, Ada). 36/223
B I T MAN
Strukturált programozás 2. A csak szekvenciákból, szelekciókból és iterációkból
építkező programot strukturált programnak nevezzük. A strukturált programozásban nem megengedett a feltétel nélküli ugrás, így többek között a ciklusból sem ugorhatunk ki. Ebből az is következik, hogy a program minden vezérlő szerkezetének (szekvencia, szelekció, iteráció) - és magának a teljes programnak is - egyetlen belépési és egyetlen kilépési pontja van, így a program lényegesen áttekinthetőbb. Böhm és Jacopini tétele (1966): A szekvencia, szelekció és az iteráció segítségével minden olyan algoritmus felépíthető, amelynek egy belépési és egy kilépési pontja van. 37/223
B I T MAN
Strukturált programozás 3. A strukturált szemléletmód:
– A programot két részre osztjuk: • Adatok, • Műveletek.
– A tervezés különálló modellek segítségével történik: • Adatmodellek az adatokhoz, • Funkcionális modellek (algoritmusok) a műveletekhez.
– A megvalósításban az adatok és műveletek szigorúan elkülönülnek egymástól, és csak szükség esetén rendelődnek egymáshoz. Adatok 38/223
Műveletek
B I T MAN
Strukturált programozás 4. A strukturált programozás módszertana az 1980-as
évekre rendszerfejlesztési, programtervezési technológiává vált, Megjelentek különböző algoritmus leíró módszerek, Elkezdték a módszertant oktatni, Sokan tanulták meg, Sokan írtak egyre komolyabb programokat.
Ma általánosan elfogadott és támogatott nézet, hogy
első programnyelvként érdemes valamilyen strukturált nyelvet megtanulni, és ezután ismerkedni más programozási nyelvekkel. 39/223
B I T MAN
Objektum-orientált programozás Az objektum-orientált programozás (OOP) sok
tekintetben a moduláris programozás továbbfejlesztett változata, mely lassan háttérbe szorítja a strukturált programozást. Az egyes elemeket itt nem moduloknak, hanem
objektumoknak nevezzük, melyek tulajdonságaikban és egymáshoz való viszonyukban különböznek a moduloktól. Kialakulása: 80-as évek eleje Néhány OOP nyelv:
– C++, Java, Delphi 40/223
B I T MAN
Objektum-orientált programozás 2. Az objektum létrehozásakor definiáljuk a szerkezetét, és
azokat az algoritmusokat, melyek leírják a viselkedését, így a későbbiekben mindent együtt kezelhetünk, ami az adott objektumhoz tartozik. Fő tulajdonságok:
– Az adatokat összekapcsoljuk az azokat kezelő eljárásokkal és függvényekkel (metódusokkal), így kapjuk az alapegységet, az objektumot.
– Egy létre jövő objektum a korábban definiált objektumoktól adatokat és metódusokat vehet át (örökölhet). Az öröklődés az objektum-orientált nyelvekre jellemző speciális képesség. 41/223
B I T MAN
Objektum-orientált programozás 3. Az objektumorientált megközelítés:
– A program együttműködő objektumok halmaza – Az objektumok adatokkal (ismeretekkel) rendelkeznek – Az objektumok feladatokat végeznek: kérésre végrehajtják a hozzájuk tartozó metódusokat. Objektum Adatok Metódusok
Objektum Adatok Metódusok
Objektum Objektum 42/223
Adatok Metódusok
Adatok Metódusok
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 43/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
Algoritmus
Az
algoritmusok építőelemei
Algoritmus
44/223
alapfogalmak
leíró módszerek
B I T MAN
Az algoritmusok építőelemei Az algoritmus alapvető összetevői, építőelemei:
– Szekvencia: Két utasítás (programrész) közvetlen egymás után írása. – Szelekció: Adott feltételtől függően más-más utasítás végrehajtása (elágazás)
– Iteráció: Egy utasítást (utasítás csoportot) feltételtől függően többször is végrehajtunk (ciklus) A strukturált programozás alaptétele (Dijsktra):
Bármely program megadható ekvivalens strukturált program formájában is, amelyben a fenti három konstrukciós művelet szerepel. 45/223
B I T MAN
Az algoritmusok építőelemei 2. Szelekciós műveletet a döntési pontokban végzünk: a
döntés kimenetelétől függően a folyamat vagy az egyik, vagy a másik irányban folytatódik. A döntési pont egy feltételt (logikai kifejezés) tartalmaz, melynek igaz vagy hamis eredménye alapján ágaztatjuk el a folyamatot. Iterációnak egy vagy több művelet ismétlését nevezzük,
az ismétlődés addig tart, amíg ezt valamilyen feltétel teljesülése meg nem állítja. Az iterációkat szekvenciákból és szelekciókból építjük fel. Az iteráció legalább egy szelekciót (döntési pontot) tartalmaz. A műveletek ismétlődése a döntési pontban megfogalmazott feltétel (logikai kifejezés) eredményétől függ. 46/223
B I T MAN
Az algoritmusok jellemzői: Elvégezhető (elemi, végrehajtható lépésekből áll)
Meghatározott (minden lépés pontosan definiált) Véges (véges számú lépés után véget ér) Meghatározott input halmazra érvényes Adekvát output halmazt eredményez (az adatok
meghatározzák az eredményt) Egy feladatosztály megoldására szolgál
47/223
B I T MAN
Algoritmus
Az
algoritmusok építőelemei
Algoritmus
48/223
alapfogalmak
leíró módszerek
B I T MAN
Algoritmusok szöveges megadása Tojásfőzés algoritmusa:
– Tedd a forró vízbe a tojásokat, 5 perc múlva vedd ki őket, tisztítsd meg, ha gondolod sózd meg őket, és edd meg!
49/223
B I T MAN
Pszeudokód – mondatszerű leírás Az algoritmust először mondatokkal fogalmazzuk meg. A rövidebb felíráshoz elhagyjuk a szabályos nyelvtani
mondat szerkezetet. A pszeudokódban – mondatszerű leírásban – hiányos mondatok szerepelnek. A feltételes elágazásokhoz és ciklusokhoz tartozó utasításokat behúzással írjuk. Ezzel a strukturált elrendezéssel kiemeljük az algoritmus szerkezetét.
50/223
B I T MAN
Pszeudokód – mondatszerű leírás 2.
51/223
Tegyél fel vizet forrni Vedd elő a tojásokat Ciklus amíg nem forr a víz figyeld a vizet Ciklus vége Tedd a vízbe a tojásokat Ciklus 5 percig: Nézd az órát Ciklus vége Vedd ki a tojásokat Törd fel a tojásokat Ha sósan szereted, akkor sózd meg őket Elágazás vége Edd meg a tojásokat
B I T MAN
Folyamatábra A folyamatábra az algoritmus lépéseinek sorrendjét
utasítástípusonként különböző geometriai alakzatok felhasználásával szemléltető ábra. – Utasítástípusok: • • • •
Kezdő és befejező utasítások. Be/kiviteli utasítások. Értékadó utasítások. Elágazások.
– Az utasítások sorrendjét nyilak jelzik.
52/223
B I T MAN
Folyamatábra elemek Nem
Igen
N>I START STOP
Be: A,B
K:=0
K:=I
S:=3*A/2 Ciklus 1-től 5-ig
Ki: C 53/223
Be: A[i]
B I T MAN
1
Folyamatábra – Tojásfőzés
Ciklus 1-től 5-ig
START Tégy fel vizet forrni
Vedd elő a tojásokat
Nézd az órát
Vedd ki a tojásokat Törd fel a tojásokat
Figyeld a vizet
Nem
Forr a víz?
Igen Tedd vízbe a tojásokat
1 54/223
Sósan szereted?
Nem
Igen Sózd meg
Edd meg a tojásokat
STOP
B I T MAN
Folyamatábra:
55/223
Betyárkodás
B I T MAN
Struktogram elemek Be: A
Igaz
feltétel Hamis
utasítás
szelekció
utasítás
Ki: S utasítás
feltétel
Elöl tesztelő ciklus
ciklusmag ciklusmag
feltétel 56/223
Hátul tesztelő ciklus
B I T MAN
Struktogram – Tojásfőzés Tégy fel vizet forrni Vedd elő a tojásokat Figyeld a vizet Forr a víz? Tedd vízbe a tojásokat i := 1 . . 5 Nézd az órát Vedd ki a tojásokat Törd fel a tojásokat
Sósan szereted? Nem Igen Sózd meg Edd meg a tojásokat 57/223
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 58/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
A
strukturált programozás alapjai
Adatok,
változók
Adatszerkezetek
59/223
Értékadás, kifejezések
Operátorok
Elágazások, ciklusok
B I T MAN
Változó A programokban az adatok változók formájában jelennek
meg – változókban tároljuk az adatokat. A változó névvel ellátott tároló hely a számítógép memóriájában. A változó értéke ezen tároló hely pillanatnyi értéke. A változó jellemzői: – Neve – azonosítója – Típusa – Értéke – Tárbeli kezdőcíme
60/223
B I T MAN
Típus Egy típus meghatározza a tároló tartalmának
értelmezését. Egy nyelv egy típusának jellemzése: – Felvehető értékek halmaza, adatábrázolás – Konstansai – A típuson végezhető műveletek – Rendelkezésre álló eljárások, függvények Elemi típusok: – Egy értéket vehetnek fel egy adott tartományból – Egész, valós, karakter, logikai, mutató Összetett típusok: – Adatszerkezetek B I T MAN 61/223– Tömb, karakterlánc, rekord, állomány
Változók Típus Egész
Pascal Integer
C Int
Értelmezési tartomány -32768 .. +32767
Hosszú egész Valós Valós Karakterlánc
Longint Real Double String
Long Float Double Char[n]
-2,1milliárd .. +2,1milliárd
Logikai
Boolean –
62/223
±2*1038, pontosság: 8 bit ±5*10320, pontosság: 16 bit
Pascal: 255 karakter C: Long méret true vagy false
B I T MAN
Változók deklarálása Deklaráció: a változók bevezetése (kihirdetése)
használat előtt. Eredménye: helyfoglalás a memóriában. Sok programnál megkell adni a változók típusát is. E szerint a programnyelv lehet: – Típus nélküli nyelv: a változóhoz nem rendelünk típust, a futás során bármilyen értéket felvehet. – Típusos nyelv esetén kötelező megadni a változók típusát. – Erősen típusos nyelveknél már a fordítónak is ismernie kell a típust.
Pl. Int a; Int a=10; Int a,b,c; Konstans: a programban előforduló állandó értékű
adatokat konstansként deklaráljuk, és nevükkel hivatkozunk rájuk. 63/223
B I T MAN
A
strukturált programozás alapjai
Adatok,
változók
Adatszerkezetek
64/223
Értékadás, kifejezések
Operátorok
Elágazások, ciklusok
B I T MAN
Tömb A legalapvetőbb, leggyakrabban használt adatszerkezet.
Több, egyforma típusú elemből áll. Az egyes elemeket a tömb nevével, és a tömbön belüli
helyükkel, az indexükkel azonosítjuk. Tömb: azonos névvel ellátott, sorszámmal
megkülönbözetett változók csoportja. Lehet 1 dimenziós: vektor, 2 dimenziós: mátrix, több dimenziós. Műveletek: – Elem kiválasztása indexeléssel (pl. A[2]), – Egy elemre az összes művelet értelmes, ami az elemtípusra. 65/223
B I T MAN
Sztring Sztring (string):
– Karakterekből álló speciális tömb, karakter sorozat – Kezelése eltér a normál tömbök kezelésétől – Műveletek: • Hossz (karakterek száma) • Összefűzés • Keresés • Beszúrás • Rész kimásolása
66/223
B I T MAN
Mutató Mutató – pointer:
– A memória egy adott helyére mutat, értéke a mutatott hely memóriacíme. – Mindig valamilyen adott típusú objektumra mutat (pl. egész számra) – A pointer és az általa mutatott objektum nem egyszerre keletkeznek és szűnnek meg, bizonyos értelemben teljesen önálló életet élnek. – Deklaráció: meg kell adni, hogy pointer változóról van szó, és a hivatkozott adatok típusát. Ekkor csak a pointer (az általa tárolt memória cím) számára foglalódik hely, a mutatott objektumnak nem. Pl. Int *m; 67/223
B I T MAN
Mutató 2. Két speciális, csak mutatókon értelmezett művelet:
– Ha ‘A’ egy változó, akkor &A az A változó memóriacíme. – Ha ‘*M’ egy mutató típusú változó, akkor M az a memóriacím, amelyre *M mutat. A egy egész, értéke 10 M egy mutató M A-ra mutat
68/223
Int A=10; Int *M; M=&A; Kiír: *M;
*M= *M+3; Kiír: A;
10
13
Azt a változót, amire M mutat, növelem 3-al.
B I T MAN
Rekord / Struktúra Rekord / struktúra:
– Szemantikailag összetartozó, egymáshoz rendelt, különböző típusú elemek halmaza. – Minden elemének (mezőknek) saját neve van. – Használatának előnye, hogy egy egységbe foglalja össze az összetartozó adatokat. – Pl. Egy ember neve, fizetése – A rekord használatához előbb egy új típust kell létrehozni, ezután lehet az új típusból változót deklarálni. – Műveletek: • Elemkiválasztás (pl. Ember[2].fizetés), • A kiválasztott elemen a típusnak megfelelő összes művelet értelmezett. 69/223
B I T MAN
Objektum Objektum:
– A rekordok/struktúrák továbbfejlesztése: logikailag összetartozó adatok és rajtuk dolgozó metódusok összessége. – Jellemzők: • Öröklődés: az utód osztály örökli az ős adatait, metódusait, valamint tartalmazhat újakat, és felülírhat régi metódusokat. • Polimorfizmus – többalakúság: ugyanarra az üzenetre (kérelemre), azaz metódus hívásra, különböző objektumok különbözőképpen reagálhatnak. • Bezárás, az információ elrejtése: az adatokat csak interfészeken (metódusok) keresztül lehet elérni.
70/223
B I T MAN
Változók ↔ Állományok A változók az adatok programfutás-közbeni tárolásának
és kezelésének eszközei, de csak belső tárolásúak, azaz a memóriában léteznek. (Ha kikapcsoljuk a gépet, elveszítik értéküket) A gyakorlati programozáshoz a belső adattárolás nem elegendő, mert: – Az adatokat két feldolgozás, programfutás között is meg kell őrizni. – Az adatok mennyisége olyan nagy lehet, hogy egyszerre nem fér be a memóriába. A megoldás a külső tárolókon, a háttértárakon történő adattárolás. 71/223
B I T MAN
Állomány Állomány (fájl):
– A háttértáron tárolt adatok definiálására és kezelésére szolgáló adatszerkezet. – Azonos típusú (mely lehet egyszerű vagy összetett) elemek sorozata (szekvenciája). – Egyszerre egy elem férhető hozzá (írható vagy olvasható), ezt egy író-olvasó pointer (rekordmutató) jelöli ki. – A fájl deklarálásakor a fájlhoz egy azonosítót rendelünk, ez a fájl változó. Ezt a "logikai" fájlt egy "fizikai", valamely periférián létező fájlhoz kell hozzárendelni. A logikai fájlt kezeljük, a változások megjelennek a fizikai fájlban is. 72/223
B I T MAN
Speciális adatszerkezetek Sor:
– A sor adatszerkezetbe egyesével tehetjük be, és egyesével vehetjük ki az elemeket. – Ahhoz az elemhez férünk hozzá legelőször, amelyiket először betettünk, ezért nevezik FIFO (first in first out) adatszerkezetnek. – Műveletek: berakás, kivétel C, B, A
C, B, A C
Berak
73/223
B
A Kivesz
B I T MAN
Speciális adatszerkezetek Verem:
– Verem esetén azt az elemet vehetjük ki legelőször, amelyiket utoljára tettük be. Működési módja miatt LIFO (last in first out) adatszerkezetnek nevezik. – Műveletek: berakás, kivétel C, B, A Berak
A, B, C
C
Kivesz
B A 74/223
B I T MAN
A
strukturált programozás alapjai
Adatok,
változók
Adatszerkezetek
75/223
Értékadás, kifejezések
Operátorok
Elágazások, ciklusok
B I T MAN
Értékadás Értékadás: amikor egy változónak értéket adunk, vagy
meglévő értékét módosítjuk. Szintaktikája (formája, alakja): – Változó = kifejezés – Pl. a = 2*b – c vagy a = a+1
Időbeliség!
Szemantikája (jelentése):
– A kifejezés kiértékelődik, majd a változó felveszi értékül a kifejezés eredményét. – Mivel előbb értékelődik ki a kifejezés és csak utána változik meg a változó értéke, ezért a változó szerepelhet a kifejezésben és ott a program a változó korábbi értékével számol. – Fontos: mindig a bal oldal kap értéket! a=b ≠ b=a ! 76/223
B I T MAN
Kifejezések Kifejezés: értéket képviselő programelemek össze-
kapcsolva operátorokkal, ahol a kifejezés elem lehet: – Konstans, – Változó, – Függvényhívás, – Zárójelezett kifejezés. Pl: 5*(a+2)-b – A kifejezés tartalmaz egy konstanst (5), egy zárójelezett kifejezést (a+2), egy változót (b), valamint két operátort a szorzást (*), és a kivonást (-). – A zárójelezett kifejezés tartalmaz egy változót (a), egy konstanst (2) és egy operátort az összeadást (+). 77/223
B I T MAN
Kifejezések 2. Kifejezés kiértékelés: Ha egy kifejezés több operátort is
tartalmaz, akkor a kiértékelésük sorrendjét a precedencia szabályok határozzák meg. A zárójelezett kifejezésben szereplő operátorok a teljes kifejezés kiértékelése szempontjából nem számítanak, hiszen a zárójelezett kifejezés külön értékelődik ki. Precedencia szintek: Minden operátor be van sorolva valamilyen precedencia szintre. Egy precedencia szinten lehet több operátor is.
78/223
B I T MAN
Kifejezések 3. Precedencia szabályok: A különböző precedencia szintű operátorok esetén mindig a magasabb precedenciájú hajtódik végre először (tehát nem leírás sorrendjében!!). Az azonos precedencia szintű operátorok közül a leírás sorrendisége dönt. A legtöbb precedencia szint esetén a leírás sorrendjében, azaz balról-jobbra hajtódnak végre. Egyes precedencia szinteknél előfordul, hogy jobbrólbalra.
79/223
B I T MAN
A
strukturált programozás alapjai
Adatok,
változók
Adatszerkezetek
80/223
Értékadás, kifejezések
Operátorok
Elágazások, ciklusok
B I T MAN
Operátorok Operátorok: – Egy operandusú operátorok: pl. logikai tagadás operátor, előjel operátor, növelő operátor, stb. – Két operandusú operátorok: pl. összeadás, szorzás, stb. – Három operandusú operátor: a C szerű nyelvekben létezik egy feltételes operátor, amely három operandusú
A leggyakrabban használt operátorok (az első szint a
legmagasabb): – – – – – 81/223
Szint 1: előjel operátor:-, logikai tagadás operátor: ! Szint 2: szorzás: *, osztás: / Szint 3: összeadás: +, kivonás: Szint 4: relációk: <, >, <=, >= Szint 5: értékadó operátorok (C szerű nyelvek esetén): =, +=, -=, *=, /=, stb. (jobbról-balra!!!) B I T MAN
Operátorok 2. Az egyes nyelvek ettől sokkal több operátort ismernek,
és több precedencia szint is létezik. Általánosságban elmondható, hogy az egyoperandusú operátorok magasabb precedenciájúak, mint a kétoperandusúak. A legtöbb szint balról-jobbra értékel ki, kivételek az értékadó operátorok, valamint legtöbb egyoperandusú operátor (hiszen ezeket elé szokás írni és az értékelődik ki hamarabb, amely közelebb áll az operandushoz.
82/223
B I T MAN
Operátorok 3. Példa1: 3+2*4-4/2*3 – lépés 1.: legmagasabb precedenciájú a *, /, , balróljobbra értékelődik tehát első lépésben a 2*4 értékelődik ki. Ezután marad a: 3+8-4/2*3 – lépés 2.: 4/2. Marad a 3+8-2*3 – lépés 3.: 2*3. Marad a 3+8-6 – lépés 4: 3+8. Marad a 11-6 – lépés 5: 11-6 – Eredmény: 5
83/223
B I T MAN
Operátorok 4. Példa2: 2+3-((5+3)/(2*4)+2)-1 – lépés 1: A kifejezésben levő operátorok +, -, -, azaz mindegyik azonos precedenciájú, kiértékelésük balróljobbra történik: 2+3, marad a 5-((5+3)/(2*4)+2)-1 – lépés 2: A kiértékelésben következő operátor jobb oldalán egy zárójelezett kifejezés áll, így a kivonás kiértékelése előtt ki kell értékelni a zárójelezett kifejezést. – Következik: (5+3)/(2*4)+2 kiértékelése!
84/223
B I T MAN
Operátorok 5.
Kiindulás: 5-((5+3)/(2*4)+2)-1
– (5+3)/(2*4)+2 kiértékelése: • lépés 1: két operátor van: /, +. Magasabb precedenciájú a / ennek baloldalán egy zárójelezett kifejezés áll, tehát ki kell értékelni: – lépés 1: 5+3. Marad: 8 / (2*4) +2 a / operátor jobboldali operandusa is zárójelezett kifejezés: (2*4) kiértékelése: – lépés 2: 2*4. Marad: 8 / 8 +2 • tehát az osztás: 8/8. Marad: 1+2 • lépés 2: 1+2, eredménye tehát: 3 Eredmény: 5-((5+3)/(2*4)+2)-1 → 5-3-1 85/223
B I T MAN
Operátorok 6. – 5-3-1: először az 5-3 hajtódik végre, eredmény: 2 – lépés 3: 2-1, az eredmény 1 2+3-((5+3)/(2*4)+2)-1 = 1
86/223
B I T MAN
Relációs operátorok Fontos: mindig a bal oldalról mondunk véleményt!
< kisebb = egyenlő > nagyobb
<= kisebb, vagy egyenlő <> nem egyenlő >= nagyobb , vagy egyenlő
Az összehasonlítás eredménye igaz, vagy hamis lehet.
Logikai operátorok: segítségükkel összetett logikai
állításokat képezhetünk 87/223
B I T MAN
Logikai operátorok 1. Logikai „nem” - tagadás Jele: NOT Jelentése: Igazból hamisat, hamisból igazat képez Igazságtáblázata: Logikai „és” Jele: AND Jelentése: Az összetett állítás akkor igaz, ha mindkét állítás igaz. 88/223
A NOT(A) Igaz Hamis Hamis Igaz
A
B
A AND B
Igaz
Igaz
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Hamis
B I T MAN
Logikai operátorok 2. Logikai „megengedő vagy” Jele: OR Jelentése: Az összetett állítás akkor igaz, ha legalább az egyik állítás igaz.
Logikai „kizáró vagy” Jele: XOR Jelentése: Az összetett állítás akkor igaz, ha a két állítás különbözik. 89/223
A
B
A OR B
Igaz
Igaz
Igaz
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
A
B
A XOR B
Igaz
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
B I T MAN
Logikai operátorok 3. Implikáció (összefonódás) Jele: Példa: Ha esik az eső (A), és van esernyőm (B), nem ázok meg (A→B).
Ekvivalencia (egyenértékűség) Jele: Jelentése: Az összetett állítás akkor igaz, ha a két állítás egyforma. 90/223
A
B
A
B
Igaz
Igaz
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Igaz
A
B
Igaz
Igaz
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
A
B
B I T MAN
Logikai operátorok 4. Nem „és” Jele: NAND Jelentése: Az összetett állítás akkor hamis, ha mindkét állítás igaz.
Nem „vagy” Jele: NOR Jelentése: Az összetett állítás akkor igaz, ha mindkét állítás hamis. 91/223
A
B
A NAND B
Igaz
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Igaz
Igaz
Hamis
Hamis
Igaz
A
B
A NOR B
Igaz
Igaz
Hamis
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
Hamis
Hamis
Hamis
Igaz
B I T MAN
92/223
B I T MAN
Logikai operátorok 3. Példák
– – – – – –
– –
– – 93/223
A=2, B=3 A < 5 OR B > 3 A > 5 AND B > 3 NOT(A > 5) AND B <= 3 NOT(A = 2) OR B <> 3 NOT(A = 2) AND NOT(B = 3) NOT(A < 4) AND ((B > 3) OR (B > 3)) ((A < 4) AND (A >= 2)) OR ((B > 2) AND NOT(B <> 3)) NOT(A <> 2) AND NOT(B <= 3) AND (A < 5 OR B > 3) (A > 5 AND B > 3) XOR ((B > 2) AND NOT(B <> 3)) (NOT(A > 5) AND B <= 3) XOR (NOT(B <= 3) AND A > 5)
B I T MAN
A
strukturált programozás alapjai
Adatok,
változók
Adatszerkezetek
94/223
Értékadás, kifejezések
Operátorok
Elágazások, ciklusok
B I T MAN
Feltételes művelet – Egyágú elágazás Ha feltétel akkor utasítás Elágazás vége
– Ha a feltétel teljesül, akkor az utasítás végrehajtásra kerül, ha nem teljesül, akkor az elágazás vége után folytatódik a program. – Az utasítás helyén több utasítás is állhat.
hamis igaz
feltétel
utasítás
95/223
-
feltétel hamis
igaz utasítás
B I T MAN
Feltételes (kétágú) elágazás Ha feltétel akkor utasítás-i különben utasítás-h Elágazás vége
– Ha a feltétel teljesül, akkor az utasítás-i kerül végrehajtásra, ha nem akkor az utasítás-h. – Mindkét esetben az elágazás vége után folytatódik a program.
igaz igaz
feltétel
feltétel hamis
utasítás-i utasítás-h
96/223
hamis
utasítás-i
utasítás-h
B I T MAN
Többágú feltételes elágazás Elágazás feltétel1 akkor utasítás1 feltétel2 akkor utasítás2 …. feltételN akkor utasításN különben utasítás0 Elágazás vége feltétel1
utasítás1
feltétel2
utasítás2
...
...
feltételN
utasításN
különben
utasítás0
97/223
– Ha az i-edik feltétel teljesül, akkor az utasítási kerül végrehajtásra, ha egyik feltétel sem teljesül, akkor az utasítás0. – Bármely esetben az elágazás vége után folytatódik a program. feltétel1
utasítás1
feltétel2
utasítás2
feltételN
utasításN
utasítás0
B I T MAN
98/223
B I T MAN
Elöl tesztelő ciklus ciklus amíg feltétel ciklusmag ciklus vége
– Amíg a feltétel teljesül, addig a ciklusmag utasításai végrehajtásra kerülnek, ha már nem teljesül, akkor a ciklus vége után folytatódik a program.
hamis
feltétel ciklusmag
feltétel
igaz utasítások
99/223
B I T MAN
Hátul tesztelő ciklus ciklus ciklusmag amíg feltétel ciklus vége
– A ciklusmag mindaddig végrehajtásra kerül, amíg a feltétel teljesül. Ha már nem teljesül, akkor a ciklus vége után folytatódik a program. – Egyszer a ciklusmag mindenféleképpen végrehajtódik!
ciklusmag feltétel
utasítások
igaz feltétel
hamis 100/223
B I T MAN
Számláló ciklus ciklus i= 1..N utasítások ciklus vége
i= 1..N
ciklusmag
– A ciklusváltozó (i) a kezdeti értéktől a végértékig egyesével növekszik, közben minden értéknél végrehajtódik a ciklusmag. – Ha a ciklusváltozó meghaladja a végértéket, a ciklus vége után folytatódik a program.
hamis
i=1..5
igaz utasítások
101/223
B I T MAN
Visszafelé számláló ciklus ciklus i= N..1 visszafelé utasítások ciklus vége
i= N..1
ciklusmag
– A ciklusváltozó (i) a kezdeti értéktől a végértékig egyesével csökken, közben minden értéknél végrehajtódik a ciklusmag. – Ha a ciklusváltozó értéke a végérték alá csökken, a ciklus vége után folytatódik a program. hamis
i=5..1
igaz utasítások
102/223
B I T MAN
Egymásba ágyazott ciklusok Mátrix beolvasása
j i
17 82
6 47 33
26 18
3
i=1
7 66
13 43 60 25 20 j=1
h i=1..3
Be: A[i,j]
i j=1..5
j=j+1
h i=i+1
j<5
i
Be: A[i,j] 103/223
i<3
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 104/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
A
programkészítés alapjai
A
programozás kialakulása
A
programkészítés menete
105/223
Programnyelv ABC
B I T MAN
Programnyelv generációk 1GL: Gépi kód
Generation Language
2GL: Assembly 3GL: Magasszintű, procedurális nyelvek
– Utasítás-orientált (BASIC, PASCAL) – Kifejezés-orientált (C) 4GL: Probléma-orientált nyelvek – Funkcionális (LISP) – Logikai (PROLOG) – Adatbázis-kezelő (SQL) – Objektum-orientált (C++, JAVA) 5GL: Természetes nyelvek 106/223
B I T MAN
5GL – Egy természetes nyelv
107/223
B I T MAN
Gépi kód A gépi kódú (bináris kódú) program a számítógép
számára végrehajtható utasítások sorozata, ezért futtatható programnak (executable program) is nevezik. Egy gépi kódú program adatokat és utasításokat is tartalmaz. Műveleti kód
Címrész A műveletben részt vevő adatok helyének kódja
11000110 Összeadás 108/223
00111000 10101110 10101010 Első szám Második helye szám helye
Eredmény helye
B I T MAN
Az igazi programozó kódja bináris!
109/223
B I T MAN
Assembly A programozó az utasításokat egy szöveges állományba
írja, ez az assembly forrásprogram. Ez nem futtatható, ezért gépi kódúvá kell alakítani. Assembler: program, amely elemzi és gépi kódúvá alakítja, lefordítja a forrásprogramot. További feladata, hogy információt adjon a forrásprogramban előforduló hibákról. MOV PUSH PUSH ADD CALL
0401C8 0401CA 0401CC 0401D0 0401D4
esp,4 eax,eax edx esp,1 esp,8
0111011001101010 1001101010100110 1010110110011010 1101100110101010 1101011001100100
Assembler 110/223
B I T MAN
Alacsony szintű programnyelvek A gépi kód és az assembly olyan programozási nyelv,
melyben a vezérlés és az adatstruktúra közvetlenül visszatükrözi a gép architektúráját. Előnyük: – Gyors, és kis helyfoglalású program írható – Vannak olyan erősen a hardverhez kötődő feladatok, amelyeket csak így lehet megoldani Hátrányuk: – A programozónak sokat kell dolgoznia – A kód nehezen érthető, módosítható – Géptípusonként külön kell megírni a kódot 111/223
B I T MAN
A gépi kódú program A számítógép a működése során gépi utasításokat
(instrukciókat) hajt végre egymás után Az instrukciók csak primitív műveleteket tudnak végrehajtani. Például: – regiszterekben tárolt egész számok összeadása – egy regiszter tartalmának adott memóriacímre másolása – stb. Az instrukciók gép-specifikusak, a processzorral együtt tervezik meg azokat
112/223
B I T MAN
A gépi kódú programozás hátrányai Egy feladat megfogalmazása a gép nyelvén rendkívül
aprólékos munka A gépi kódú programozáshoz a hardware elemek pontos ismerete szükséges Ha egy gép hardware összetétele megváltozik, a programot ennek megfelelően módosítani kell. Ha a programot egy másik processzorral épített gépen akarjuk futtatni, a programot teljesen újra kell írni, a gépi kódú programok nem hordozhatók!
113/223
B I T MAN
A megoldás Az operációs rendszer (egyik szolgáltatásaként) elrejti a
hardware elemek kezelésének részleteit (pl. egy lemez tartalmát file-rendszerként kezelhetjük) - de ez egy másik tárgy témája. A programok írására magas szintű programozási nyelvet használunk, amely processzor és - többnyire - hardware független utasításokat tartalmaz. A programok hordozhatók, egy másik processzorra változtatás nélkül áttehető a program
114/223
B I T MAN
A megoldás 2. A programozási nyelv az emberi nyelvhez közelebb áll,
mint a gépi nyelvhez - könnyebben megtanulható. A programozási nyelv utasításai bonyolultabb folyamatokat írnak le, mint az instrukciók - ugyanannak a problémának a leírása sokkal kevesebb utasítást igényel. A gyakran előforduló részfeladatokra előre elkészített programrészek (könyvtári rutinok) használhatók. ("Library")
115/223
B I T MAN
A programozási nyelv A természetes nyelvhez hasonlít a felépítése
Számos nyelv létezik, de mindegyiknek precíz definíciója
van. Egy nyelv definíciójának összetevői: – Alapelemek (szintaktikai egységek) - mint a természetes nyelvekben a szavak – Formális szabályok az alapelemek összeépítésére (szintaktika)- mint a nyelvekben a nyelvtan – A nyelvi szerkezetek jelentésének definíciói (szemantika) - mint a nyelvekben a használat szabályai 116/223
B I T MAN
Megoldandó problémák Egyetlen processzor sem érti egyetlen magas szintű
programozási nyelv utasításait sem! – Megoldás: a programot le kell fordítani instrukciók sorozatára. A munka automatizálható: fordítóprogram (compiler) segítségével. – Minden operációs rendszer - processzor párosra külön fordítóprogram kell. Ez azonban megoldja a gépfüggetlen programok írását.
117/223
B I T MAN
Megoldandó problémák 2. Egy programot általában több részben (modulban) írunk
meg Felhasználunk előre elkészített modulokat is (könyvtári rutinokat) – Megoldás: ezeket össze kell építeni a linker (tárgykódú szerkesztő) program segítségével
118/223
B I T MAN
A
programkészítés alapjai
A
programozás kialakulása
A
programkészítés menete
119/223
Programnyelv ABC
B I T MAN
A programkészítés menete 1. # include <stdio.h> void main ( ) { printf (”Helló Világ! \n”); }
Elkészítjük a program forráskódját Ez egy (esetleg több) szövegfájl Ehhez egy szövegszerkesztő programot használunk
Szövegszerkesztő (editor)
A file kiterjesztése általában utal a használt programozási nyelvre. Pl.:
proba.c 120/223
B I T MAN
A programkészítés menete 2. # include <stdio.h> void main ( ) { printf (”Helló Világ! \n”); }
Fordítóprogram
1CF7 B00C 37DA 4107 FAC4 660D 00F1 300BD 1FF0 35BB 337DD 239C 410F 396A C44D 006A
Lefordítjuk a programot a fordítóprogrammal (compiler) Szövegszerkesztő (editor)
121/223
A tárgykódú modul egy speciális szerkezetű bináris file, amelynek formátuma már nem függ a programozási nyelvtől. Kiterjesztése általában .obj vagy .o
B I T MAN
A programkészítés menete 3. # include <stdio.h> void main ( ) { printf (”Helló Világ! \n”); }
Fordítóprogram
1CF7 B00C 37DA 4107 FAC4 660D 00F1 300BD 1FF0 35BB 337DD 239C 410F 396A C44D 006A 410F 396D 5CF3 B00A 3CDA 4107 FAC4 660D 00F1 300BD CCD4 BAF0 337DD 239C 33F5 0B6A
Szövegszerkesztő (editor)
122/223
Linker
10011110 11000011 10101100 10111000 00101100 10010010 10010000 01111011
A tárgykódú modulokhoz hozzávesszük a könyvtári modulokat A linker összeszerkeszti A végeredmény a futtatható (exe) program
B I T MAN
Megjegyzések A forrásprogram szövegfájl, elkészítéséhez
szövegszerkesztő (text editor) és nem dokumentum szerkesztő alkalmas. Windows alatt például a "Jegyzettömb" alkalmazás, és nem a Word. Az előző ábrák azt az esetet mutatják, amikor parancssoros felületen, az egyes programok egyedi indításával készítjük el a programot. Ma már a legegyszerűbb fejlesztőeszközök is integrálják az editor, compiler, a linker és a hibakereső (debugger) programokat, ezzel egyszerűsítve a munkát.
123/223
B I T MAN
Egy C nyelvű fejlesztő környezet
Lépések: 1. Programírás 2. Mentés (pld.c) 3. Fordítás (pld.exe) 4. Futtatás
124/223
B I T MAN
Megjegyzések 2. Mivel egy valóságos program több tárgykódú modulból
és esetenként több könyvtár felhasználásával szerkeszthető össze, a linkernek fel kell sorolni a szükséges modulokat. Erre is tartalmaz eszközöket egy integrált fejlesztő eszköz. Az előbb vázolt eszközök csak egyszerű programok és nem alkalmazások fejlesztését teszik lehetővé. – Egy programozási nyelv például általában nem tartalmaz ablakos felhasználói felület készítésére alkalmas eszközöket. (Ez alól részben kivétel a Java nyelv.) Valódi alkalmazások fejlesztésére összetettebb (és drágább) fejlesztő környezet szükséges. 125/223
B I T MAN
A program és az alkalmazás különbsége 1. A program egy technikai fogalom: algoritmusok
számítógépes megvalósítása. Az alkalmazás felhasználó vagy felhasználók egy csoportjának a munkáját vagy egyéb tevékenységét segítő számítógépes rendszer. Egy alkalmazás legfontosabb részei: – Program vagy programok rendszere – Működtető környezet (hardware/software) – Adatok – Dokumentációk A program tehát egy szűkebb fogalom, mint az alkalmazás (A tárgy keretében a gyakorlás érdekében programokat írunk.) 126/223
B I T MAN
A program és az alkalmazás különbsége 2. Az alkalmazás mindig felhasználó(k) érdekében készül.
Az alkalmazás kifejlesztése vagy megvásárlása pénzbe
kerül, tehát termék, áru. A termékek megfelelő minőségű gyártásához szükséges ismeretek együttesét szoftver technológiának hívjuk. A mai szóhasználatban a software szó a legtöbbször alkalmazást jelöl.
127/223
B I T MAN
A
programkészítés alapjai
A
programozás kialakulása
A
programkészítés menete
128/223
Programnyelv ABC
B I T MAN
A programozási nyelvek megjelenése 1957 1959 1960 1964
1969 1970 1983
1987 1995 1995 1995 2001
129/223
FORTRAN – FORmula TRANslator COBOL – COmmon Business Oriented Language ALGOL – Algorithmic Language BASIC – Beginner’s All purpose Symbolic Instruction Code C – Dennis Ritchie Pascal C++ Perl PHP – Hypertext Preprocessor Java, JavaScript Delphi: Pascalból, objektum orientált C# (.net) B I T MAN Ruby on Rails
130/223
B I T MAN
B131/223 I T MAN
B I T MAN
132/223
B I T MAN
133/223
B I T MAN
134/223
B I T MAN
135/223
B I T MAN
136/223
B I T MAN
137/223
B I T MAN
138/223
B I T MAN
139/223
B I T MAN
140/223
B I T MAN
141/223
B I T MAN
142/223
B I T MAN
B I T MAN
143/223
B I T MAN
Fontosabb programnyelvek 1. Assembly
– Gépi kódú programozást segítő nyelv – A megírt program nehezen hordozható – Ma már főleg az operációs rendszerek készítői, ill. a hardvergyártók programoznak ilyenben. Pascal – Eredetileg a strukturált programozás tanulónyelvének szánták – Továbbfejlesztett változata, a TURBO PASCAL a modulok, illetve ma már az OOP-t is támogatja – A valós életben a C miatt nem tudott érvényesülni, illetve a DELPHI-ben él tovább 144/223
B I T MAN
Fontosabb programnyelvek 2. C
– Közép szintű nyelvként szokták emlegetni, mert egyesíti az assembly és a magas szintű nyelvek elemeit. – Hatékony és könnyű programozni – Kis terjedelmű nyelv: kevés utasítás – Minden (fontos) géptípusra van C fordító -> hordozható nyelv – Régen minden általánosat C-ben írtak, ma a helyét egyre jobban átveszi a C++, ami objektum orientált módszert (OOP) tesz lehetővé. – Ahol megmarad, az a rendszerprogramozás. 145/223
B I T MAN
Fontosabb programnyelvek 3. C++
– A C nyelv objektum-orientált továbbfejlesztése – Ma már a legtöbb géptípusra van C++ fordító is -> jól hordozható nyelv – Napjainkban minden (általános) programot ebben írnak
146/223
B I T MAN
Fontosabb programnyelvek 3.5
147/223
B I T MAN
Fontosabb programnyelvek 4. Java
– Egy képzeletbeli (virtuális) Java-gép programnyelve – Szintaktikája nagyon hasonlít a C++ -hoz – A nyelv szabványos részét képezik a leggyakrabban kellő alapkönyvtárak,mint pl. a grafika, felhasználói felület, hálózat programozás, adatbázis-kezelés. – Java nyelven lehet appleteket írni, amelyek beszúrhatók HTML oldalakba is – Tökéletesen hordozható nyelv – Az Internet-programozás fő nyelve.
148/223
B I T MAN
Programnyelv – Programozó kapcsolat Pascal
C
C++
Visual Basic
JAVA
„Embert barátjáról, programozót kódjáról!” 149/223
B I T MAN
Témakörök
A
Neumann architektúra alapjai
A
szoftverfejlesztés alapjai
Programtervezési módszerek
Algoritmus
alapfogalmak A strukturált programozás alapjai A
programkészítés alapjai
Alapalgoritmusok 150/223
Ellenőrző kérdések
B I T MAN
Alapalgoritmusok
151/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Összegzés Feladat: Adott egy számhalmaz, határozzuk meg a számok összegét. 7
15
13
5
9
49
Megoldás: Egy változó értékét beállítjuk 0-ra (kinullázzuk) Ciklus segítségével végigmegyünk a sorozat elemein, és a kinullázott változóhoz rendre hozzáadjuk a sorozat aktuális elemét. Az eredmény az eredetileg kinullázott változó aktuális értéke. 152/223
B I T MAN
Összegzés Pszeudokód: Be: N ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[ i ] ciklus vége Összeg = 0 ciklus i= 1 .. N ismétel Összeg = Összeg + A[ i ] ciklus vége Ki: Összeg 153/223
B I T MAN
Összegzés Struktogram: Be: n
Tömb elemszámának beolvasása
i = 1 .. n Be: A [ i ] s=0
Tömbelemek beolvasása Összeg változó (s) kinullázása
i = 1 .. n s = s + A[ i ] Ki: s
154/223
Összegzés Eredmény kiírása
B I T MAN
Összegzés
1
START
s=0 i=0
Be: n
n: elemek száma
i=0
i: ciklusváltozó
s: összeg
i= i + 1 s= s + A [ i ]
i= i + 1
Igen
A: elemek tömbje Be: A[ i ]
i
Igen
Ki: s
i
STOP 1
155/223
B I T MAN
Alapalgoritmusok
156/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Megszámlálás Feladat: Adott egy számhalmaz, és egy feltétel. Határozzuk meg, hogy az adatok közül hány darab tesz eleget a feltételnek. Feltétel: a szám legyen kisebb 10-nél 7
15
13
5
9
3
Megoldás: Kinullázunk egy változót. Ciklus segítségével végigmegyünk a tömb elemein. Megvizsgáljuk őket, és ha a tömbelem a feltételnek megfelel, a kinullázott változóhoz hozzáadunk egyet. Az eredmény az eredetileg kinullázott változó aktuális értéke. 157/223
B I T MAN
Megszámlálás Pszeudokód: Be: N ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[ i ] ciklus vége S=0 ciklus i=1 .. N ismétel Ha A[ i ] < 10 akkor S = S+1; ciklus vége Ki: S 158/223
Struktogram: Be: n i = 1 .. n Be: A [ i ] db = 0 i = 1 .. n A[i] < 10 Igen
Nem
db=db+1 Ki: db
B I T MAN
1
Megszámlálás db: darabszám
START Be: n
db = 0 i=0
i= i + 1 Nem
i=0
A[i] < 10 Igen
db = db + 1
i= i + 1
Igen
Be: A[ i ]
i
i
Nem
Ki: db
Nem
1 159/223
STOP B
I T MAN
Alapalgoritmusok
160/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Kiválasztás Feladat: Adott egy számhalmaz, és egy feltétel. Határozzuk meg, hogy melyik adat tesz eleget leginkább a feltételnek. Feltétel: a legkisebb szám
7
15
13
5
5
Megoldás: Egy változóba (MIN) berakjuk a tömb első elemének az értékét. Ezután a 2. elemtől kezdve egy ciklussal végignézzük a tömb elemeit, és ha a vizsgált elem kisebb a MINértékénél, akkor berakjuk az értékét a MIN-változóba, így a MIN-értéke az addig megvizsgált elemek közül mindig a legkisebbet tartalmazza. B I T MAN Eredmény: a MIN változó értéke. 161/223
Kiválasztás Pszeudokód:
Struktogram: Be: n
Be: N ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[i] ciklus vége MIN = A[1] ciklus i= 2 .. N ismétel Ha A[i] < MIN akkor MIN = A[i]; ciklus vége Ki: MIN 162/223
i
Nem
m=A [i] Ki: m
B I T MAN
1
Kiválasztás START
m: legkisebb elem
Be: n
m=A [1] i=1
i= i + 1 Nem
i=0
A[i] < m Igen
m = A [i]
i= i + 1
Igen
Be: A[ i ]
i
i
Nem
Ki: m
Nem
1 163/223
STOPB
I T MAN
Alapalgoritmusok
164/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Kiválasztásos rendezés Feladat: Adott egy számhalmaz, és valamilyen rendezési szempont (rendezési kulcs). Rendezzük sorba az adatokat. Szempont: növekvő sorrend
7
165/223
15
13
5
5
7
13
15
B I T MAN
Kiválasztásos rendezés Feladat: Adott egy tömb, rendezzük az elemeit növekvő
sorrendbe. Módszer: – Keressük ki a legkisebb elemet, és tegyük azt a tömb első helyére. – Lépjünk egy hellyel odébb (második elem), és keressük ki a maradék elemek közül a legkisebbet. Tegyük ezt a második helyre. – Lépjünk eggyel odébb, …
166/223
B I T MAN
Kiválasztásos rendezés Megoldás: Visszavezetjük a rendezést a kiválasztásra
– Két egymásba ágyazott ciklust alkalmazunk. – A külső (I-változójú) azt vezérli, hogy hányadik helyre keressük a megfelelő adatot. – A belső (J-változójú) a maradék elemek közül választja ki a megfelelőt. – Ha csere szükséges, akkor azt egy segédváltozó (C) bevezetésével valósítjuk meg
167/223
B I T MAN
Csere segédváltozó használatával A
B
Kiindulás:
8
3
1. lépés:
8
3
8
C=A
2. lépés:
3
3
8
A= B
3. lépés:
3
8
8
B=C
Végeredmény:
3
8
8
168/223
C
B I T MAN
Kiválasztásos rendezés Kiindulás:
7
15
13
5
Külső ciklus: i – melyik helyre keressük a legkisebb elemet Belső ciklus: j – végigmegy az i-től magasabb indexű elemeken i=1, j=2
7
15
13
5
j=3
7
15
13
5
Nincs csere Nincs csere
j=4
7
15
13
5
Csere
i=2, j=3
5
15
13
7
Csere
j=4
5
13
15
7
Csere
i=3, j=4
5
7
15
13
Csere
Végeredmény:
5
7
13
15
169/223
B I T MAN
Kiválasztásos rendezés Pszeudokód: Be: N c1-ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[i] c1-vége ck-ciklus i=1 .. N-1 ismétel cb-ciklus j= i+1 .. N ismétel ha A[j] < A[i] akkor C:=A[i], A[i]:= A[ j], A[ j]:=C feltétel vége cb-vége ck-vége c2-ciklus i= 1 .. N ismétel Ki: A[i] 170/223 c2-vége
Struktogram: Be: n i = 1 .. n Be: A [ i ] m = A [1] i = 1 .. n-1 j = i+1 .. n Igen
A[ j]
Nem
c=A[i] A[i]=A[ j] A[ j]=c i = 1 .. n Ki: B A [i]I
T MAN
1
Rendezés
i=1
START
2
j=i+1
Be: n
Nem
i=0 i = i+1
A[ j]
i=0
Igen
j = j+1
c = A [i] A[i] = A[ j] A[ j] = c
i= i + 1
i= i + 1 Ki: A[ i ] Igen
Igen
Be: A[ i ] j
i
Nem
Nem Igen
STOP
i < n-1 Nem
1
i
c: segédváltozó 2
B I T MAN
Alapalgoritmusok
172/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Összefésülés Feladat: Adott két vagy több rendezett számhalmaz. Egyesítsük úgy az adatokat, hogy az eredmény halmaza is rendezett legyen.
5
10
13
7
15
20
173/223
5
7
10
13
15
20
B I T MAN
Összefésülés Két tömb elemeinek összefésülése növekvő sorrendben: 1-re beállítjuk két segédváltozó értékét, ezek jelzik, hogy a két kiinduló tömb hányadik elemét vizsgáljuk meg. Indítunk egy ciklust, melynek lépésszáma a két tömb elemszámának az összege, így tudunk majd mindkét kiinduló tömb elemein végigmenni. A ciklusban megállapítjuk, hogy a segédváltozók által jelzett tömbelemek közül melyik a kisebb, és ezt az elemet áttesszük az eredmény tömbbe, és amelyik kiinduló tömbből áttettük az elemet, annak a segédváltozóját megnöveljük 1-el. Eredmény az eredmény tömb. 174/223
B I T MAN
Összefésülés Pszeudokód: Be: N ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[i] ciklus vége Be: M ciklus i= 1 .. M ismétel Be: B[i] ciklus vége
175/223
j= 1, k= 1 ciklus i= 1 .. N+M ismétel ha A[ j] < B[k] akkor C[i] = A[ j] j= j+1 különben C[i] = B[k] k= k+1 feltétel vége ciklus vége ciklus i= 1 .. N+M ismétel Ki: C[i] ciklus vége
B I T MAN
2
Összefésülés START
1
Be: n
Be: m
i=0
i=0
i=0 j=1 k=1
i=i+1 Igen
Nem
A[ j]
i= i + 1
Be: A[ i ]
Be: B[ i ] Igen
i
C[i]=B[k] k = k+1
Igen
i<m Nem
1
C[i]=A[ j] j = j+1
Igen
i < n+m Nem
2
3
B I T MAN
Összefésülés
Be: n i = 1 .. n
3
Be: A [ i ] i=0
Be: m i = 1 .. m Be: B [ i ]
i= i + 1
j = 1, k = 1 Ki: C[ i ] Igen
i < n+m Nem
STOP
i = 1 .. n+m A[ j]
Nem
C[i]=A[ j] C[i]=B[k] j = j+1 k = k+1 i = 1 .. n+m Ki: C[ i ]
177/223
B I T MAN
Alapalgoritmusok
178/223
Összegzés
Megszámlálás
Kiválasztás
Kiválasztásos rendezés
Összefésülés
Szétválogatás
B I T MAN
Szétválogatás Feladat: Adott egy számhalmaz, és egy (vagy több) feltétel. Válogassuk szét az adatokat a feltételnek megfelelően több halmazba.
5
7
10
14
15
20
10
14
20
5
7
15
Feltétel: páros és páratlan számok
179/223
B I T MAN
Szétválogatás Páros vagy páratlan számok: 1-re beállítjuk két segédváltozó értékét, ezek jelzik, hogy a két eredmény tömb (páros, páratlan) hányadik helyére kerül a kiinduló tömb aktuálisan vizsgált eleme. Ciklus segítségével végigmegyünk a kiinduló tömbön. Ha az aktuális elem 2-vel elosztva 0 maradékot ad (páros), akkor a páros tömbbe, a segédváltozója által jelzett helyre rakjuk, és a segédváltozót növeljük 1-el. Ha a maradék 1, akkor a vizsgált elem a páratlan tömbbe kerül, és ennek segédváltozóját növeljük meg. Eredmény a két eredmény tömb.
180/223
B I T MAN
Szétválogatás Pszeudokód: Be: N ciklus i= 1 .. N ismétel Be: A[i] ciklus vége j= 1, k= 1 ciklus i= 1 .. N ismétel ha A[i] mod 2 = 0 akkor B[ j] = A[i] j= j+1 különben C[k] = A[i] k= k+1 feltétel vége ciklus vége
181/223
ciklus i= 1 .. j-1 ismétel Ki: B[i] ciklus vége ciklus i= 1 .. k-1 ismétel Ki: C[i] ciklus vége
B I T MAN
1
Szétválogatás
i=0 j=1 k=1
START
2
Be: n
i=0 i=i+1
i=0 Igen
Nem
i= i + 1
A[i] mod 2=0
i= i + 1
B[ j]=A[ i] j = j+1
C[k]=A[ i] k = k+1
Be: A[ i ]
Nem
Igen
i < j-1 Igen
i
Ki: B[ i ]
Igen
i
Nem
3
Nem
1 182/223
2
B I T MAN
Szétválogatás Be: n 3
i = 1 .. n Be: A [ i ]
i=0
j = 1, k = 1 i = 1 .. n i= i + 1
A[i] mod 2=0 Igen Nem
Ki: C[ i ]
B[ j]=A[i] C[k]=A[i] j = j+1 k = k+1 Igen
i < k-1
i = 1 .. j-1 Ki: B[ i ]
Nem
STOP
i = 1 .. k-1 Ki: C[ i ]
183/223
B I T MAN
Műszaki informatika Ellenőrző kérdések
B I T MAN
184/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések Alapfogalmi
185/223
kitérő kérdéssor
IPA kérdéssor
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 1. 1. Melyik Neumann elv következménye a ciklus és az elágazás? A: Belső programvezérlés, B: Szekvenciális működés, C: Bináris tárolás, D: Univerzális, általános cél
2. A Neumann elvek szerint mi jellemzi a belső tárolót? A: Digitális B: Bináris C: Egy bájtos D: Szekvenciális 186/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 2. 3. A számítógép attól univerzális, hogy: A: többféle processzorral is működőképes. B: a hajlékonylemezek cserélhetők a meghajtóban. C: a szoftver cseréjével tetszőleges feladatra használható. D: bárhol használható, nincs helyhez kötve a kezelése.
4. Melyik egység feladata az éppen futó program tárolása? A: processzor. B: memória. C: merevlemez. D: hajlékonylemez. 187/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 3. 5. Melyik állítás igaz? A: 32 bit < 6 bájt B: 4 bit < 32 bájt C: 16 bit < 2 bájt D: 1 bit = 8 bájt
6. Melyik a legnagyobb ábrázolható szám bináris számrendszerben 4 biten? A: 7 B: 8 C: 15 D: 16 188/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 4. 7. Hány bájton ábrázolható a következő szöveg: számítógépasztal? A: 16 B: 8 C: 128 D: 64 8. A számítógép matematikai műveletek elvégzésekor ......................... számrendszerben számol. A: decimális B: hexadecimális C: bináris D: digitális 189/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 5. 9. A 8 bitből álló egységet ................... nevezzük. A: információnak B: utasításnak C: bájtnak D: jelnek 10. Mit jelent az 10010110 bitsorozat? A: Egyértelműen egy karakter kódja. B: Egyértelműen egy szám kódja. C: Egyértelműen egy utasítás kódja. D: Lehet karakter, szám vagy utasítás kódja is, nem egyértelmű. 190/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 6. 11. Melyik állítás igaz? A bit… A: 8 bájtból áll. B: ma már nem használatos mértékegység. C: az információ legkisebb egysége. D: 8 különböző értéket tárolhat. 12. Mennyi az értéke decimálisan az 10101 bináris számnak? A: 41 B: 21 C: 17 D: 13 13. Melyik a kakukktojás? Karikázza be!
1, 8, 0, A, F, H, 7 191/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 7. 14. A számítógép elemi tevékenységként képes: A: számok összeadására, kivonására, osztására és szorzására, B: számok összeadására és összehasonlításra, C: számok összeadására, D: számok összeadására, kivonására, osztására és szorzására és összehasonlításra. 15. Tegye ki a megfelelő relációjelet a következő mennyiségek közé! 1,2 MB A: < 192/223
1200 KB B: =
C: >
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 8. 16. Minek a rövidítése a HDD? A: Host Domain Determination B: High Data Drive C: Hyper Data Disk D: Hard Disk Drive
17. Mit takar a 80286 jelzés? A: RAM B: CPU C: Számítógép 193/223
D: Protokoll E: HDD E: BIOS
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 9. 18. Mit jelent a CPU rövidítés? A: Central Power Unit B: Central Processing Unit C: Computer Processing Unit D: Computer Power Unit 19. Mennyi egy mai átlagos processzor órajele? A: 3 GHz B: 3 THz C: 3 MHz D: 3 Hz 194/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 10. 20. A Neumann-elvek kimondják, hogy az adatok és az utasítások: A: ugyanabban a tárban helyezkednek el, ennek neve ROM. B: ugyanabban a tárban helyezkednek el, ennek neve RAM. C: külön tárakban helyezkednek el, ez a ROM és a RAM. 21. Melyik rövidítés magyarázata: véletlen elérésű, írható-olvasható memória? A: RAM B: ROM C: CACHE D: virtuális memória 195/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 11. 22. Igaz vagy Hamis az állítás? Az IC az Internet Computer rövidítése. A Neumann elvek az 1980-as évekből származnak. A program végrehajtását a központi vezérlő egység kezdeményezi. 23. Számozza be az egyes lépések sorrendjét. Kezdje a legkorábbival! Mentés Programírás Futtatás Algoritmus alkotás Fordítás 196/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések Alapfogalmi
197/223
kitérő kérdéssor
IPA kérdéssor
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 1. 1. Írja a megfelelő betűt a megfelelő helyre!
A: CU B: CPU C: ALU D: Memória 198/223
E: Input F: Output G: Tárolók
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 2. 2. Melyik állítás igaz a compilerre? A: Egyszerre lefordítja az egész forrásprogramot B: Egyszerre a forrásprogram egyetlen utasítását fordítja és hajtja végre C: Kimenete minden esetben gépi kód D: A forrásnyelven megírt programot lefordítja és rögtön végrehajtja
3. Jelölje be az összes állítást, mely igaz a változóra! A: A változó egy memóriaterület, melynek változhat az értéke B: A változó logikailag tovább nem bontható, elemi egység C: A változót azonosítani kell D: A változónak meg kell adni a típusát 199/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 3. 4. Mit csinál a programszerkesztő (linker)? A: A linkerrel a forrásprogramot szerkeszthetjük meg B: A linker a külön lefordított tárgykódú modulokból kapcsolja össze a futtatható kódot. C: A linkerrel tárgykódú programot lehet írni D: A linkerrel végrehajtható kódot lehet írni
5. Tegye helyes sorrendbe a programfejlesztés lépéseit! Dokumentálás Kódolás Algoritmus készítés Specifikáció készítés 200/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 4. 6. Jelölje be az összes helyes párosítást! A: Editor – Programszerkesztő B: Bináris kód – Gépi kód C: Fortran – Magas szintű programnyelv D: Interpreter – Fordító 7. Mi a szekvencia? Jelölje be az összes jó választ! A: Választás megadott tevékenységek között B: Megadott tevékenységek feltételtől függő, ismételt végrehajtása. C: Egymás után végrehajtandó tevékenységek sorozata D: Feltétel nélküli, időben egyszerre végrehajtandó tevékenységek 201/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 5. 8. Igaz vagy Hamis az állítás? A linker ugyanaz, mint az editor . A memória tartalma a program futása közben nem változik. A fordító kiszűri a szemantikai hibákat. Az assembly alacsony szintű programozási nyelv. Egy algoritmusnak több kezdési pontja is lehet. Az assembly nyelv előnye, hogy gyorsabb és kisebb helyfoglalású program írható vele. Egy gépi kódú program csak gépi kódú utasításokat tartalmaz, adatokat nem. A fordítóprogram output-ja a forráskód. A magas szintű nyelv gépi kódja az assembly. B I T MAN 202/223
Ellenőrző kérdések 6. 9. Mit ír le az alábbi pszeudokód? Ha feltétel, akkor utasítás Elágazás vége A: Szekvenciát B: Egyágú szelekciót C: Elöltesztelő ciklust D: Növekményes ciklust
10. Mi jellemzi a szoftver minőségét? Jelölje be az összes jó választ! A: Program mérete B: Szabványosság C: Felhasználóbarátság D: Hibatűrés B I T MAN
203/223
Ellenőrző kérdések 7. 11. Igaz vagy Hamis az állítás? A hátultesztelő ciklusra jellemző, hogy a ciklusmag egyszer mindenképpen végrehajtódik. A strukturált algoritmusra nem jellemző a többágú szelekció alkalmazása. Az algoritmus minden lépésének egyértelműen végrehajthatónak kell lennie. A folyamatábra az algoritmus leírására szolgáló, mondatszerű elemekből felépülő jelölésrendszer. A pszeudokód egy programozási nyelv. Az algoritmus egy adott tevékenység ismételt végrehajtása, mely a feladat megoldását célozza. 204/223
B I T MAN
START
Ellenőrző kérdések 8. 12. Beolvasáskor az a változó 4-es értéket kap. Kövesse a folyamatábrát! Mit ír ki az algoritmus? A: 15, 7 B: 7, 14 C: 5, 15 D: 21, 14 E: 5, 19 F: 6, 19 G: 12, 17 H: 20, 17 205/223
s=3 be: a
Igen
Nem a<5
a= a+1
s= s+3
s= s+a
Igen s < 12 Nem ki: a, s
STOP
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 9. 13. Mikor jelent meg az első magas szintű programnyelv? A: 1944 B: 1954 C: 1964 D: 1974
14. Kinek a nevéhez kötődik a strukturált programozás alaptétele? A: Bill Gates B: Neumann János C: Böhm-Jacopini D: Dijsktra 206/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 10. 15. Értékelje ki a kifejezéseket! 3+5*2-6*2/3 4*(5-3)/2 6/3*2+4/2*3 5+6*2-3*(7-2)*2
16. Igaz vagy Hamis az állítás? (2 > 3 or 5 <= 4) (5 = 3 and 3 > 2) (4 < 6 and 5 < 4 xor 3 < 5) (not(3 = 5) or 6 > 3 and 2 < 3) 207/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 11. 17. Melyik programozási módszer alkalmazza az öröklődés lehetőségét? A: Moduláris programozás B: Gépi kódú programozás C: Strukturált programozás D: Objektum-orientált programozás
18. Melyik adatszerkezet valósítja meg a FIFO elvet? A: Sor B: Verem C: Struktúra D: Állomány 208/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 12. 19. Melyik adatszerkezeten értelmezhető az & és a * művelet? A: String B: Tömb C: Struktura D: Mutató
20. Írja be a megfelelő fogalom betűjelét! Különböző típusú elemek halmaza Egyforma típusú elemek halmaza Adatok és metódusok halmaza A: Objektum B: Tömb C: Rekord 209/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 13. 21. Melyik logikai operátor felelhet meg a kissé hiányosan kitöltött igazságtáblázatnak? A: AND A B B: OR Igaz Igaz C: XOR Igaz Hamis D: Mindegyik Hamis Igaz E: Egyik sem Hamis Hamis 22. Mi a helyes viszonya az alábbi fogalmaknak? A: Algoritmus < Alkalmazás < Program B: Algoritmus < Program < Alkalmazás C: Alkalmazás < Program < Algoritmus D: Alkalmazás < Algoritmus < Program 210/223
A ??? B Igaz Igaz
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 14. 23. Melyik logikai operátor felelhet meg a kissé hiányosan kitöltött igazságtáblázatnak? A: AND A B B: OR Igaz Igaz C: XOR Igaz Hamis D: Mindegyik Hamis Igaz E: Egyik sem Hamis Hamis
A ??? B Hamis Hamis
24. A változó… (melyik igaz?) A: a memória egy adott helyére mutató programelem. B: egymáshoz tartozó adatok elnevezése. C: értéket képviselő programelem. D: névvel ellátott tároló hely a számítógép memóriájában. 211/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 15. 25. Alakítson ki két kategóriát, nevezze el azokat, és sorolja az alábbi típusokat az egyes kategóriákba! Kategóriák:
A: Int B: Állomány C: Rekord D: Long 212/223
Típusok:
E: Real F: String G: Tömb H: Double
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 16. 26. Jelölje meg azokat a fogalmakat, amelyek a következő meghatározáshoz kapcsolódnak! Azt az elemet vehetjük ki legelőször, amelyiket utoljára tettük be.
A: FIFO
B: LIFO
C: Sor
D: Verem
27. Melyik ciklust kell alkalmazni a következő feladat megoldására: Addig kell beolvasni számokat, még a számok kisebbek egy megadott értéknél! A: Elöltesztelő ciklus B: Hátultesztelő ciklus C: Számláló ciklus 213/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 17. 28. Ábrát rajzolunk programmal. Az E betű 1 egységnyi rajzolást jelent, a B betű balrafordulást (rajzolás nélkül), a J betű jobbra fordulást (rajzolás nélkül). A legelső E betű hatására mindig balról jobbra haladva rajzolódik egy egységnyi vonal. Egy kis minta ábra, és programja:
EBEBBEE A: Mit rajzol ki a következő program: EBEEJE? B: Mit rajzol ki a következő program: EBEJEJEBE? C: Írja meg az egységnyi oldalú négyzet megrajzolásához szükséges programot! 214/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 18. 29. Egészítse ki a következő mondatokat!
A logikai IGAZ értéket 0-val, a logikai HAMIS értéket ............ jelöljük. Ha egy reláció teljesül akkor logikai értéke ............ , ha nem teljesül akkor ........... lesz. A logikai ÉS művelet eredménye csak akkor egy, ha ............. komponens értéke egy. A logikai VAGY művelet eredménye csak akkor nulla, ha ............ komponens értéke nulla. A logikai ÉS művelet eredménye ............., ha egy komponens értéke HAMIS. A logikai VAGY művelet eredménye ............, ha egy komponens értéke IGAZ. B I T MAN
215/223
Ellenőrző kérdések 19. 30. Egészítse ki a következő mondatokat!
Értékadáskor mindig a ……… oldal kapja meg a ……… oldalon álló kifejezés értékét. Ha egy kifejezés több operátort is tartalmaz, akkor a kiértékelésük sorrendjét a ………………………… határozzák meg. A ………………. szereplő operátorok a teljes kifejezés kiértékelése szempontjából nem számítanak, mert azok külön értékelődnek ki. A különböző ……………….. operátorok esetén mindig a ……………………….. hajtódik végre először, ha ez azonos, a …………………………. dönt. 216/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 20. 31. Kövesse a struktogramot! Mit ír ki az algoritmus? A: 11 B: 13 C: 15 D: 21 E: 23 F: 24 G: 26 H: 30
217/223
s = 4, n = 5 i = 1 .. n Igen
s < 10
s=s+n
Nem
s=s+i
Ki: s
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 21. 32. Igaz vagy Hamis az állítás? Az Assembly magas szintű programnyelv. Alacsony szintű programnyelven könnyebb programozni. A szemantika a programozás nyelvtani szabályrendszere. A szemantikai hibákat kijelzi a fordítóprogram. A forráskódot compilerrel fordítjuk le gépi kódra. Létezik végtelen számú lépésből álló algoritmus. A kinullázás egy változónak nulla érték adását jelenti. A pszeudokód egy téglalap alakú ábra egy algoritmus leírására. 218/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 22. 33. Adott egy tömb, elemei: [ -5, 9, 6, -3, -7, 1 ] Mely algoritmus adja a legnagyobb értéket eredményül, a tömbön lefuttatva? A: Összegzés B: Megszámlálás (5-nél nagyobb elemek) C: Kiválasztás (legnagyobb elem) 34. Mely önálló elemekből épül fel egy folyamatábra?
A: Adatbevitel B: Szelekció C: Művelet 219/223
D: Adatkivitel E: Kezdőpont, végpont F: Iteráció
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 23. 35. Írja a vonalak fölé a megfelelő fogalmakat!? Programnév.c
36. Jelölje be az összes helyes párosítást! A: Editor – Programszerkesztő B: Bináris kód – Gépi kód C: Fortran – Magas szintű programnyelv D: Interpreter – Fordító
220/223
B I T MAN
Ellenőrző kérdések 24. 37. Alakítson ki két kategóriát, és sorolja az alábbi tesztelési megállapításokat az egyes kategóriákba! Kategóriák:
Megállapítások:
A: A program lassú B: Nehéz kezelni a programot C: A program hibás eredményt ad D: Zavaró az ablakok színösszeállítása E: Hiányzik a nyomtatás funkció F: Nem lehet kiválasztani a szükséges adatot G: A rendezés menü nem működik B I T MAN
221/223
Felhasznált irodalom Knuth, D.E: A számítógép-programozás művészete 1
222/223
3, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987-88. Brian W. Kernighan – Dennis M. Ritchie: A C programozási nyelv, Műszaki Könyvkiadó, 1988 Wirth, N: Algoritmusok + Adatstruktúrák = Programok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982 Benkő László – Benkő Tiborné – Tóth Bertalan: Programozzunk C nyelven, Computerbooks, 2008 Elek Tibor: A C programozási nyelv, elektronikus jegyzet Ficsor Lajos: Bevezetés a C programozási nyelvbe, elektronikus jegyzet
B I T MAN
VÉGE V ÉGE 223/223
B I T MAN
