Bánsághi Anna 2014 Bánsághi Anna 1 of 70

Imperatív paradigma

2. előadás

IMPERATÍV PROGRAMOZÁS © Bánsághi Anna [email protected]

2. ELŐADÁS - IMPERATÍV PARADIGMA

2014 © Bánsághi Anna

1 of 70


2. előadás

TEMATIKA I. ALAPFOGALMAK, TUDOMÁNYTÖRTÉNET II. IMPERATÍV PROGRAMOZÁS Imperatív paradigma Procedurális paradigma Generikus paradigma III. STRUKTÚRÁLT PROGRAMOZÁS Moduláris paradigma Objektumorientált paradigma


2 of 70


2. előadás

II. IMPERATÍV PROGRAMOZÁS IMPERATÍV PARADIGMA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.


Jelkészlet Lexikális elemek Utasítások, vezérlési szerkezetek Elemi és összetett típusok Érték- és referencia típusok Programozási tételek Adatfolyamok kezelése

3 of 70


2. előadás

1. JELKÉSZLET a nyelv ábécéje tetszőleges szimbólumok véges halmaza a szó az ábécé elemeiből képzett véges sorozat tetszőleges program az adott nyelv szintaktikai és szemantikai szabályait kielégítő szó a karakterek neve, szimbóluma, kódja karaktertáblában: ASCII kód 256 elemű karakterkészlet Asterisk Unicode 17 szint, szintenként 65 536 karakter

*

Asterisk

42 *

\u002A

egy programozási nyelv jelkészlete (ábécéje) valamely karakterkészlet részhalmaza


4 of 70


2. előadás

A KORAI NYELVEK JELKÉSZLETE angol ábécé betűi, számjegyek, néhány speciális karakter szóköz, zárójelek, aritmetikai operátorok jelei

A MAI NYELVEK JELKÉSZLETE különböző nemzetek speciális karakterei is (Unicode)


5 of 70


2. előadás

2. LEXIKÁLIS ELEMEK a nyelv szintaxisának és szemantikájának megfelelő karaktersorozatok két határolójel között

HATÁROLÓJELEK szóköz, tabulátor, sorvége < > = + - * / ( ) { } & | ; : , . ? << >> <= >= == ++ -- += -= *= /= |= &= || &&


6 of 70


2. előadás

LEXIKÁLIS ELEMEK CSOPORTOSÍTÁSA fenntartott szavak azonosítók literálok megjegyzések


7 of 70


2. előadás

FENNTARTOTT SZAVAK nem használhatók azonosítóként a múlt árnyai: Java-ban goto jövőbeni fejlesztésekhez

KULCSSZAVAK speciális jelentéssel bírnak a nyelv szintaxisának részei if for while class const break try yield

A KULCSSZAVAK EGYBEN FENNTARTOTT SZAVAK IS


8 of 70


2. előadás

AZONOSÍTÓK változók, konstansok, típusok, alprogramok nevei

NYELVFÜGGŐ KÉRDÉSEK melyek a megengedett karakterek mi a megengedett szintaxis melyek a kódolási konvenciók különböznek-e a kis- és a nagybetűk van-e hosszúsági korlát melyek a fenntartott szavak


9 of 70


2. előadás

AZONOSÍTÓK int összeg = 123; Könyv könyv = new Könyv("Pi élete");

// azonosítója // objektumvazonosító

const Color FEHÉR = new Color("white");

// konstans azonosítója

class Könyv {...}

// típus neve

int OldalakSzáma(Könyv könyv) {...}

// függvény neve

namespace Példa {...}

// névtér azonosítója


10 of 70


2. előadás

LITERÁLOK numerikus literálok (számok) karakterliterálok (karakterek) karaktersorozatok (szövegek)


11 of 70


2. előadás

NUMERIKUS LITERÁLOK '0'..'9' és 'A'..'F' számjegyek '+', '-', '.' kitevőrész, típusjelölés -52 0.4342 1.234E+2

egész és valós számok


12 of 70


2. előadás

KARAKTERLITERÁLOK karakterek és escape szekvenciák aposztrófok között akár közvetlen karakterkódolás is 'x' 'A' '\n' '\u2318'

KARAKTERLÁNCOK karaktersorozatok macskakörmök között "Akár japánul 世界您好 vagy {valtozo}"


13 of 70


2. előadás

MEGJEGYZÉSEK generált vagy a programozó által írt magyarázó szövegek a fordítóprogram nem veszi figyelembe növelik a karbantarthatóságot, dokumentáció generálható speciális jeltől a sor végéig terjedő: kutya.Eszik(étel); // Kutya::eszik metódus hívása

speciális jelek között: /** * Növeli az energiát * * @param étel Étel */ void Eszik(Étel étel) {...}


14 of 70


2. előadás

3. UTASÍTÁSOK, VEZÉRLÉSI SZERKEZETEK a vezérlésszervezés eszközei lexikális elemekből épülnek fel


15 of 70


2. előadás

EGYSZERŰ UTASÍTÁSOK értékadás kifejezés-utasítás

ÖSSZETETT UTASÍTÁSOK szekvencia és blokk utasítás elágazási szerkezetek ciklusszerkezetek

STRUKTÚRÁLATLAN UTASÍTÁSOK vezérlésátadás


16 of 70


2. előadás

ÉRTÉKADÁS általánosan <értékadásjel>

konkrétan x = 123 y = x * 5 + 3 z = add(y, 10)


17 of 70


2. előadás

KIFEJEZÉS lexikális elemekből épül fel kiértékelés után eredményt ad vissza dinamikusan típusos nyelvek esetén: kifejezés = érték statikusan típusos nyelvek esetén: kifejezés = típus + érték változó- és konstans-kiértékelések aritmetikai, logikai, relációs kifejezések függvényhívások ezek kombinációival, egymásba ágyazásával építhetők fel


18 of 70


2. előadás

KIFEJEZÉSEK csoportosíthatók az argumentumaik száma (aritás) szerint nulláris, unáris, bináris, k-áris

OPERÁTOROK speciális, szimbólumokkal jelölt függvények + - * / ++ -- < > || &&


19 of 70


2. előadás

OPERÁTOROK HASZNÁLATA prefix,

kiértékelés balról jobbra

-*bb**4ac

postfix, kiértékelés lengyel formanak megfelelően

bb*4a*c*-

infix,

b*b-4*a*c

kiértékelés precedencia és asszociativitás szerint

mixfix


feltétel ? kifezés_1 (igaz ág) : kifejezés_2 (hamis ág)

20 of 70


2. előadás

PREFIX KIÉRTÉKELÉS - * 5 5 * * 4 3 2 - 25 * * 4 3 2 - 25 * * 4 3 2 - 25 * 12 2 - 25 * 12 2 - 25 24 - 25 24 1


21 of 70


2. előadás

POSTFIX KIÉRTÉKELÉS 5 5 * 4 3 * 2 * 25 4 3 * 2 * 25 4 3 * 2 * 25 12 2 * 25 12 2 * 25 24 25 24 1


22 of 70


2. előadás

KIFEJEZÉS-UTASÍTÁS értékadás mint operátor // asszociativitási szabály szerint egyenértékűek x = y = 7; x = (y = 7);

// egyenértékűek x = x + 2; x += 2;


23 of 70


2. előadás

SZEKVENCIA utasítások egymás utáni kötött sorrendű végrehajtása utasítások lezárása: pontosvessző, új sor

BLOKK UTASÍTÁS ahol szintaktikailag egyetlen utasítás állhat, ott használható a fordítóprogram számára egyetlen utasításnak minősül utasításcsoportosító, egymásba ágyazható


24 of 70


2. előadás

BLOKK UTASÍTÁS utasítások begin utasítások end

utasítások { utasítások }


25 of 70


2. előadás

VEZÉRLÉSÁTADÁS az utasítások kötött sorrendű végrehajtása megszakad utasítások goto cimke utasítások cimke: utasítások utasítások

goto feltétel nélküli vezérlésátadás break kiugrik a vezérlési szerkezetből continue ciklusfeltétel újrakiértékelése return visszatérés a hívóhoz


26 of 70


2. előadás

ELÁGAZÁSI SZERKEZETEK feltétel logikai értékétől függően valamilyen (blokk) utasítás végrehajtása

EGYIRÁNYÚ ELÁGAZÁS if logikai kifejezés then (blokk) utasítás

KÉTIRÁNYÚ ELÁGAZÁS if logikai kifejezés then egyik (blokk) utasítás else másik (blokk) utasítás end if


27 of 70


2. előadás

TÖBBIRÁNYÚ ELÁGAZÁS if egyik logikai kifejezés then egyik (blokk) utasítás else if másik logikai kifejezés then másik (blokk) utasítás else if harmadik logikai kifejezés then harmadik (blokk) utasítás else negyedik (blokk) utasítás end if


28 of 70


2. előadás

ESETKIVÁLASZTÁSOS ELÁGAZÁS szelektor diszkrét típusú értékétől függően osztályoz switch diszkrét típusú kifejezés case egyik érték : egyik (blokk) utasítás break case másik érték : case harmadik érték : másik (blokk) utasítás break default : harmadik (blokk) utasítás break endswitch


29 of 70


2. előadás

ELÁGAZÁSI SZERKEZETEK

NYELVFÜGGŐ KÉRDÉSEI milyen típusú elágazási szerkezeteket definiál a nyelv megadható-e esetkiválasztásos esetben alapértelmezett ág megadható-e azonos érték több ágon megadható-e több érték ugyanazon ágon vajon a vezérlés lecsorog a következő ágra, vagy csak az egyik ág hajtódik végre


30 of 70


2. előadás

CIKLUSSZERKEZETEK amíg egy adott feltétel teljesül, addig valamilyen (blokk) utasítás végrehajtása előre ismert lépésszámú elöltesztelő hátulteszteló iterátor


31 of 70


2. előadás

SZÁMLÁLÁSOS CIKLUS for inicializálás; ciklusfeltétel; ciklusváltozó frissítése ciklusmag

for( int i = 0; i < 10; ++i ) { Console.WriteLine(i); }

for( int i = 1, j = 2; i < 10 && j+i != 4; i += 3, ++j ) { Console.WriteLine("i: " + i); Console.WriteLine("j: " + j); }

for(;;) { Console.WriteLine("végtelen ciklus"); }


32 of 70


2. előadás

ELÖLTESZTELŐ CIKLUS a ciklusmag végrehajtása előtt ellenőrzi a ciklusfeltételt, ezért előfordulhat az is, hogy a ciklusmag egyszer sem fut le while ciklusfeltétel ciklusmag

int i = 0; // ciklusváltozó inicializálása while( i < 10 ) // ciklusfeltétel { Console.WriteLine(i); ++i; // ciklusváltozó növelése }

while( true ) { Console.WriteLine("végtelen ciklus"); }


33 of 70


2. előadás

HÁTULTESZTELŐ CIKLUS a ciklusmag végrehajtása után ellenőrzi a ciklusfeltételt, ezért a ciklusmag egyszer mindenképpen lefut do ciklusmag while ciklusfeltétel

int i = 0; do { Console.WriteLine(i); ++i; } while( i < 10 );

do { Console.WriteLine("végtelem ciklus"); } while( true );


34 of 70


2. előadás

BEJÁRÓ CIKLUS / ITERÁTOR az iterációs változó felveszi az iterált gyűjtemény aktuális elemének értékét, ezért a gyűjtemény elemei nem módosíthatók a ciklusmagon belül foreach iterációs változó in gyűjtemény ciklusmag

string ábécé = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; foreach( char karakter in ábécé ) { Console.WriteLine(karakter); }


35 of 70


2. előadás

VEZÉRLÉSÁTADÁS CIKLUSBAN for( int i = 0; i < 10; ++i ) { if( 3 == i ) break; // kilép a ciklusból Console.WriteLine(i); }

for( int i = 0; i < 10; ++i ) { if( 3 == i ) continue; // kilép az iterációból Console.WriteLine(i); }


36 of 70


2. előadás

CIKLUSSZERKEZETEK

NYELVFÜGGŐ KÉRDÉSEI milyen típusú ciklusszerkezeteket definiál a nyelv vajon a ciklusfeltétel kötelezően logikai értékű vajon a ciklusmag kötelezően blokk beállítható-e a ciklusváltozó alsó és felső értéke, lépésszáma definiált-e a ciklusváltozó értéke kilépéskor létezik-e break, continue


37 of 70


2. előadás

4. ELEMI ÉS ÖSSZETETT TÍPUSOK a nyelvek számtalan beépített típust definiálnak, hogy a memóriarekeszeknél összetettebb fogalmakkal dolgozhasson a programozó int i = 123 char c = 'a' string s = "rövid szöveg"


38 of 70


2. előadás

TÍPUSÉRTÉKEK ÉS TÍPUSMŰVELETEK a típus definiálása két részből áll meg kell adni a lehetséges típusértékek halmazát meg kell adni a típusértékeken végezhető műveleteket int int

i j

= 123 = i + 12

string s1 = "alma" string s2 = "fa" string s3 = s1.Concat( s2 )


// operátorral definiált (asszociatív) művelet

// alprogrammal definiált (men asszociatív) művelet

39 of 70


2. előadás

A TÍPUS TULAJDONSÁGAI kódolás a memóriában való ábrázolás méret a memóriában elfoglalt méret szerkezet az összetevőkre való hivatkozás összetett típusnál specifikáció a típusértékhalmaz és a típusműveletek halmaza reprezentáció a típus ábrázolása a memóriában, a típus megvalósítása programnyelvi eszközökkel


40 of 70


2. előadás

EDDIG LÁTOTT PÉLDÁK ÉRTÉKHALMAZ + MŰVELETHALMAZ = TÍPUS egész számok + összeadás, kivonás, összehasonlítás valós számok + összeadás, kivonás, szorzás, osztás, összehasonlítás igaz, hamis + negáció, konjunkció, diszjunkció, implikáció karakterláncok + konkatenáció, összehasonlítás


41 of 70


2. előadás

ERŐSEN TÍPUSOS NYELV változók típusa fordítási időben meghatározott csak az adott típus műveletei megengedettek int string return return

i = 8 s = "42" i + s s.Concat( i )

// fordítási hiba // fordítási hiba

GYENGÉN TÍPUSOS NYELV tetszőleges művelet megengedett tetszőleges típuson csak futási időben derül fény a hibára int string return return


i = 8 s = "42" i + s s.Concat( i )

// eredmény: 50 // eredmény: "428"

42 of 70


2. előadás

ELEMI TÍPUSOK szerkezet nélküliek, logikailag felbonthatatlanok

ÖSSZETETT TÍPUSOK meglévő típusokból tevődnek össze típuskonstrukciók segítségével

ABSZTRAKT ADATTÍPUSOK meglévő típusokból tevődnek össze típuskonstrukciókkal és új műveletek megvalósításával


43 of 70



2. előadás

44 of 70


2. előadás

ELEMI TÍPUSOK szinte minden programozási nyelv támogatja, mert nem is a nyelv, hanem a számítógépek processzorai valósítják meg

ELEMI TÍPUSOK MŰVELETEI értékadás transzformációs függvények rendezett halmazokon értelmezett függvények típuskonverzió


45 of 70


2. előadás

ÉRTÉKADÁS ekvivalens típusúak közötti érték-hozzárendelés, másolatkészítés int i = 12 int j = i i = "szöveg"


// fordítási hiba

46 of 70


2. előadás

TRANSZFORMÁCIÓS FÜGGVÉNYEK adott típust vagy annak direkszorzatát képezik a típusra

T ×⋯×T →T

típusonként változik ezen függvények, műveletek halmaza egészeken az összeadás, kivonás logikai értékeken a logikai műveletek ...


47 of 70


2. előadás

RENDEZETT HALMAZOKON ÉRTELMEZETT FÜGGVÉNYEK relációs operátorok < ≤ > ≥ = ≠ minimális és maximális elem meghatározása rákövetkező és megelőző elem meghatározása


48 of 70


2. előadás

TÍPUSKONVERZIÓ típus megváltoztatása (konvertálása) egy másik típusra

T1 → T2

implicit típuskonverzió: a futási idejű környezet végzi el float x x = 2.2 + 1 int i i = 2.2 + 1

// bővítő típuskonverzió: 2.2 + 1.0 // bővítő típuskonverzió: 2.2 + 1.0 // szűkítő típuskonverzió: i = 3

explicit típuskonverzió: a programozó hatásköre int x = 3 string s = "12" int y = x + (int)s


49 of 70


2. előadás

DISZKRÉT TÍPUSOK értékhalmaz rendezhető értékek műveletek rendezett halmazokon értelmezett függvények


50 of 70


2. előadás

EGÉSZ TÍPUSOK értékhalmaz műveletek

Z

+ - * div ^ mod unáris mínusz rendezett halmazokon értelmezett függvények reprezentáció általában 32 bites előjeles egészek


51 of 70


2. előadás

FELSOROLÁSI TÍPUSOK értékhalmaz az elemek felsorolásával adjuk meg szinek = {"kék", "zöld", "piros"}

műveletek rendezett halmazokon értelmezett függvények típuskonverzió egészekre és vissza


52 of 70


2. előadás

KARAKTER TÍPUSOK értékhalmaz

Ch

műveletek

rendezett halmazokon értelmezett függvények reprezentáció általában 16 bites Unicode karakterkódolás


53 of 70


2. előadás

LOGIKAI TÍPUSOK értékhalmaz

L = {igaz, hamis}

műveletek

logikai műveletek, úgymint ¬ ∧ ∨ → rendezett halmazokon értelmezett függvények reprezentáció hamis 0 igaz -1 (néha 1)


54 of 70


2. előadás

LOGIKAI KIFEJEZÉSEK KIÉRTÉKELÉSE lusta kiértékelésű operátorok bool A = false, B = true bool C = A ∧ B

// B-t nem értékeli ki a nyelv

mohó kiértékelésű operátorok bool A = false, B = true bool C = A ∧ B


// B-t is kiértékeli a nyelv

55 of 70


2. előadás

VALÓS TÍPUSOK értékhalmaz műveletek

R

+ - * / ^ √ unáris mínusz rendezett halmazokon értelmezett függvények reprezentáció lebegőpontos ábrázolás * ak -167,2 = -1 * 0,1672 * 103 e * M

előjelbit, mantissza, abszcissza, kitevő


56 of 70


2. előadás

ÖSSZETETT TÍPUSOK típuskonstrukciós eszközökkel, elemi és összetett típusokból épített új típusok T = (T1 , T2 , … , Tn )

ÖSSZETETT TÍPUSOK MŰVELETEI konstrukciós függvények: összetett típusérték létrehozása komponenseiből a new operátorral és konstruktorral szelekciós függvények: összetett típusérték komponenseinek kiválasztása a . operátorral önmagukban csak értékhalmazt definiálnak


57 of 70


2. előadás

REKORD értékhalmaz azonos vagy különböző típusú elemek direktszorzata

T = T1 × T2 × ⋯ × Tn szelektorok

adott (t1 , t2 , … , tn ) = t ∈ T esetén hozzáférés a ti komponenshez az si : T → Ti szelektorokkal úgy, hogy si (t) = ti (másik jelölés: t. si ) reprezentáció a komponensek megadásuk sorrendjében helyezkednek el a memóriában, bármely komponens elérhető a mezőnév alapján


58 of 70


2. előadás

REKORD PÉLDÁK térbeli pontok halmaza, ahol a 3 koordinátát 3 double típusú szám reprezentálja komplex számok halmaza, ahol a valós és a képzetes részt egy-egy int típusú szám reprezentálja dátumok halmaza, év, hónap és nap reprezentálására egy-egy int típusú szám telefonkönyv, ahol a nevet egy string, a telefonszámot egy int típusú adat reprezentálja


59 of 70


2. előadás

REKORD SZERKEZETE a rekordba helyezett értékeket nevezzük a rekord adattagjainak vagy mezőinek mezője lehet bármilyen, már deklarált típus (egyszerű, összetett, illetve más rekord is) a mező automatikusan létrejön, a megfelelő szelektorral külön lekérdezhető és módosítható


60 of 70


2. előadás

REKORD DEKLARÁLÁSA C#-BAN blokkon belül deklaráljuk a rekord mezőit struct { <mezőnév_1>; <mezőnév_2>; <mezőnév_3>; }

a rekordok új típusok lesznek, amelyek tetszőlegesen felhasználhatóak, ezért célszerű globálisan deklarálni őket


61 of 70


2. előadás

Valósítsuk meg a komplex számok típusát struct KomplexSzám { public int valós; public int képzetes; } public static void Main() { KomplexSzám c = new KomplexSzám(); c.valós = 0; c.képzetes = 1; Console.WriteLine( "Valós rész: {0}, képzetes rész: {1}", c.valós, c.képzetes ); }


62 of 70


2. előadás

TÖMB azonos típusú elemek véges sorozata értékhalmaz

{v : H → T } leképezés egy indexhalmazról a típusra szelektorok

adott i

∈ H esetén hozzáférés a i-edik elemhez a v(i) helyettesítést jelenti másik jelölés: v[i] reprezentáció

az elemek az indexelésnek megfelelő sorrendben helyezkednek el a memóriában, bármely elem elérhető az index alapján


63 of 70


2. előadás

TÖMB PÉLDÁK // 5 hosszú tömb deklarációja, melyben karakterek lesznek char[] karakterek = new char[5]; // 2x3-as kétdimenziós tömb deklarációja, melyben egész számok lesznek int[,] mátrix = new int[2,3]; // tömb definíciója és inicializációja egy lépésben int[] számok = new int[] { 3, 5, 8, 13 };

a tömbök hossza rögzített, nem lehet dinamikusan változtatni


64 of 70


2. előadás

Valósítsuk meg a komplex számok típusát, és hozzunk létre egy három elemű, komplex számokat tartalmazó tömböt struct KomplexSzám { public int valós; public int képzetes; } public static void Main() { KomplexSzám[] számok = new KomplexSzám[3]; for( int i = 0; i < számok.Length; ++i ) { számok[i].valós = i; számok[i].képzetes = 2*i; } foreach( KomplexSzám szám in számok ) { Console.WriteLine( "{0} + {1}*i", szám.valós, szám.képzetes ); } }


65 of 70


2. előadás

5. ÉRTÉK- ÉS REFERENCIA TÍPUSOK a típusokat csoportosíthatjuk aszerint is, hogy hogyan érhetők el a memóriában az értéktípusok változói közvetlenül érik el az értéküket az referencia típusok változói közvetetten, egy referencián keresztül érik el az értéküket


66 of 70


2. előadás

ÉRTÉKTÍPUS PÉLDA int i = 13; int j = i; i = 123;

// az értékadás után mi lesz j értéke?

értékadás előtt a memória állapota

értékadás után a memória állapota


67 of 70


2. előadás

REFERENCIA TÍPUS PÉLDA int[] t1 = new int[] { 13, 1, 3 }; int[] t2 = t1; t1[0] = 123;

// az értékadás után mi lesz t2[0] értéke?

értékadás előtt a memória állapota

értékadás után a memória állapota


68 of 70


2. előadás

A C# ÉRTÉK- ÉS REFERENCIA TÍPUSAI ÉRTÉKTÍPUS elemi és iterált típusok, rekord értéket tárol típusműveletek deklarálható típusos


REFERENCIA TÍPUS tömb és felhasználói típusok memóriacímet tárol típusműveletek deklarálható típusos

69 of 70


2. előadás

A C# REFERENCIA TÍPUSAI


70 of 70

Bánsághi Anna 2014 Bánsághi Anna 1 of 70

Recommend Documents