Obsah Úvodem Komu je kniha určena Forma výkladu Konkrétní postup výuky Příklady ke knize
Kapitola 1 Co je to počítačové programování Co je to program a jak ho vytvořit Nádražní automat Fotbal se hraje týmově Volba správné varianty Digitální budík – pravidelně opakovaná, jednotvárná činnost Stavíme odrazový můstek programování ze čtyř základních kamenů
Kdo je programátor Za prvé – Rozbor problému Za druhé – Návrh funkčního a efektivního řešení Za třetí – Realizace řešení Za čtvrté – Sledování funkčnosti a vyladění řešení Závěrem k práci programátora
Příkazy Co je to příkaz a proč je tak důležitý Příkazy samy o sobě nejsou všemocné Náš první příkaz pro počítač
Algoritmus Co musí splňovat algoritmus a proč K čemu se hodí nesprávně fungující algoritmus Složitost algoritmu Tvoříme algoritmy s nízkou složitostí K čemu je dobrý algoritmus s vysokou složitostí Důležité algoritmy – seřadíme fotbalové hráče podle velikosti
OBSAH
K1620.indd 3
9 9 9 10 11
13 13 13 15 15 16 17
18 18 20 24 25 25
26 26 30 31
32 33 35 35 37 38 39
3
5.2.2009 10:56
Jak to funguje v počítači Dorozumívání programátora s počítačem
Kapitola 2 První krůčky velkého programátora
43 43
Spuštění vývojového prostředí
46
Zdrojový kód a jeho překlad
46
Seznámení s vývojovým prostředím jazyka Pascal První pokus Provádění programu Co když uděláme chybu Krokujeme program Pracujeme s okny vývojového prostředí Hledáme zadaný text ve všech souborech adresáře Změna aktuálního adresáře pro ukládání a vyhledávání Kopírování textu z/do Windows
Píšeme úhledně Zarovnání Komentáře
Kapitola 3 Jak využít paměť počítače Proměnná Paměť počítače je jako knihovna Výpis obsahu proměnné I uživatel může udělit proměnné hodnotu Jak nejlépe pojmenovat proměnnou Proč se proměnná jmenuje proměnná K čemu ještě využijeme proměnné
Datový typ Co je to datový typ a k čemu je dobrý Řetězce (datový typ String) Krátce k jednotlivým znakům (datový typ char) Celá čísla (datový typ integer) Desetinná čísla (datový typ real) Pravda versus Nepravda (datový typ boolean) Složené datové typy
K1620.indd 4
42
Stažení a instalace překladače
Jak to celé funguje Klíčová slova
4
41
47 47
48 49 51 52 53 54 56 57 57
58 58 60
63 63 64 65 65 66 67 71
71 71 72 74 75 76 77 79
OBSAH
5.2.2009 10:56
Kapitola 4 Rozhodujeme v podmínkách
85
Využíváme výsledky Příklady v jazyce Pascal Opačný případ Elegantní řešení dvou možností Více příkazů u jedné podmínky Vnořený if – jde to i bez něho Přísná logika Výběr z několika možností
85 86 87 87 88 89 90 92
Kapitola 5 Opakujeme v cyklech
95
Horká voda na tři nápoje Jak to funguje Jak vypadá chybně napsaný cyklus Zkusme cyklus vzhůru nohama Určíme počet průchodů cyklem Možnosti kombinací: žlutý nebo červený Spojení několika cyklů dohromady
96 98 99 100 102 104 107
Kapitola 6 Jednoduché i složitější programy
109
Hry s řetězci Obrácení řetězce Hledání řetězce v textu Náhrada textu za jiný – delší i kratší
Čtení ze souboru a zápis do souboru Vytváříme textový soubor a zapisujeme do něho Čteme z textového souboru
Hry s čísly Rekurze a králíci Náhoda je … Prvočísla Složitost algoritmu
Závěrem ke kapitole plné praktického programování
OBSAH
K1620.indd 5
110 110 115 120
126 126 129
132 132 137 140 144
146
5
5.2.2009 10:56
Kapitola 7 Využíváme složené datové typy Pracujeme s polem Las Vegas v české kotlině Seřadíme prvky pole podle velikosti Seřadíme písmena podle abecedy Řecký zlatokop prvočísel
Tvoříme jednoduchou databázi Co je to databáze a jak ji v Pascalu vytvořit Malá půjčovna filmů Vyhledávání v databázi
Ukazatele – směrovky k opravdovým hodnotám K čemu jsou ukazatele dobré Nicku, máš prázdný zásobník Postav se do fronty na náboje
Kapitola 8 Využití dříve napsaných programů Jarda umí sečíst dvě čísla – využíváme funkce
148 153 157 161
168 169 171 174
175 176 180 184
189 189 192
I Karel umí sčítat – využíváme procedury Globální a lokální proměnné
192 193
Voláme funkci – ta volá funkci – ta volá… Faktoriál Králík znovu zasahuje Šifrujeme zprávy
Využíváme funkce jiných programátorů Zastavit losování Sestavíme si vlastní knihovnu Všechny dostupné funkce a procedury překladače Free Pascal
Závěr a další osudy programátorů Po odložení této knihy – nejen další jazyky Algoritmy a datové struktury Lepší zdrojové kódy Do praxe
K1620.indd 6
147
Krátká odbočka: argumenty versus parametry
Svážeme proměnné dohromady pomocí volání odkazem
6
147
194
196 196 197 199
202 203 207 216
217 217 217 218 218
OBSAH
5.2.2009 10:56
Příloha A Druhy programovacích jazyků a doporučená literatura Mít či nemít překladač Jazyk C C++ Jazyk C# Visual Basic Java
Jde to i bez překladu Shell a Bash Python JavaScript PHP
Když se myslí jazykem Imperativní jazyky Logické jazyky Funkcionální jazyky
Závěrem
Příloha B Opakování nejdůležitějších pravidel a pojmů Postup při psaní programů Pravidla dobrého programátora Komentáře Pomocné výpisy Přehlednost napsaného kódu Recyklace Složitost algoritmu Využití vhodných datových typů
Souhrn operátorů Logické operátory Porovnávání čísel Číselné operace Znakové operace
Příloha C Slovníček pojmů Algoritmus Aplikace ASCII tabulka OBSAH
K1620.indd 7
219 219 219 220 220 221 221
222 223 223 224 224
225 225 225 226
227
229 229 229 230 230 230 230 230 231
231 231 232 232 233
235 235 235 236
7
5.2.2009 10:56
Databáze Datová struktura Datový typ Deklarace Dynamická datová struktura Eratosthenovo síto Faktoriál Fibonacciho posloupnost Funkce Globální proměnná Inicializace Klíčové slovo Knihovna Komentář Kompilátor Logické operátory Lokální proměnná nil Ordinální datový typ Procedura Programovací jazyk Proměnná Prvočíslo Překladač Rekurze Složitost Strojový kód Uživatel Uživatelské rozhraní Volání hodnotou Volání odkazem Vývojář Vývojové prostředí Zdrojový kód
Rejstřík
8
K1620.indd 8
236 236 236 237 237 237 238 238 238 238 239 239 239 240 240 240 240 241 241 241 241 241 241 242 242 242 242 242 243 243 243 243 243 243
245
OBSAH
5.2.2009 10:56
Úvodem Programování se rychle stalo jedním z nejdůležitějších oborů lidské činnosti. Počítačem se dnes řídí téměř vše: od digitálních hodinek, mobilních telefonů a praček, přes požární systémy či ovládání světel až po letadla nebo kosmické rakety. Stěrače v autě například umějí reagovat na sílu deště a podle toho samy určují frekvenci stírání okna. Jízda je pak pohodlnější, a tím i bezpečnější. Díky ulehčení a zpříjemnění všeho, co děláme, se kvalitně vytvořené počítačové programy dostávají čím dál blíž našemu praktickému životu. Jak brzo uvidíme, umět programy vytvářet není vůbec těžké. Je pouze třeba osvojit si jistý způsob myšlení, který je nám ovšem už dávno vlastní. Stačí ho jen využít. Pokud navíc zjistíme, jak s počítačem komunikovat, máme ho v hrsti – bude dělat, co mu přikážeme.
Komu je kniha určena Učebnice je pro všechny, kteří mají nějakou zkušenost s počítači, ale o programování zatím vůbec nic nevědí. Příručka je určena každému, kdo se chce naučit základním dovednostem a technikám programování, ale i těm čtenářům, které programování zajímá jen jako silný fenomén dnešní doby. Pro počítačové programování totiž platí: I
nezáleží na věku, ve kterém začneme programovat,
I
nezáleží ani na výši vzdělání, protože v programování jde pouze o způsob přemýšlení a dorozumění se s počítačem,
I
nikdy není pozdě s programováním začít.
Pro výuku z této publikace potřebujeme jen dvě věci: počítač a chuť učit se novým věcem.
Forma výkladu Všechny důležité dovednosti i znalosti si osvojíme doslova krok za krokem a bez zabíhání do zbytečně komplikovaných a nepotřebných detailů. Celý výklad se totiž drží několika základních pravidel: I
začneme zcela od nuly,
I
pomalu se budeme učit přemýšlet jako programátor,
I
naučíme se mluvit s počítačem tak, aby nás poslouchal,
ÚVODEM
K1620.indd 9
9
5.2.2009 10:56
I
vždy upozorníme na užitečné tipy a na možná úskalí,
I
text doplňuje mnoho názorných obrázků,
I
snadnému pochopení pomáhá i přímé propojení textu s probíraným jevem na obrázku,
I
na konci budeme znát všechny nejdůležitější programátorské techniky,
I
tyto techniky budeme umět použít v programátorské praxi.
V textu se vyskytuje několik speciálních odstavců, které mají za úkol doplnit základní výklad o další užitečné, podstatné či prostě zajímavé okolnosti:
Poznámka: Poskytuje rozšiřující informace na okraj.
Tip: Doplňuje výklad o zajímavou a prospěšnou informaci.
Důležité: Informace, které byste si měli zapamatovat.
Řešení problému: Pokud hrozí, že se v některém postupu mohou objevit potíže, tento odstavec na ně upozorní a vysvětlí, jak je řešit.
Pro ještě názornější ukázky jsou některé části programových kódů tučně zvýrazněny. Tučnost nemá v programu žádný význam – slouží pouze pro zvýraznění právě probíraného pojmu nebo nějaké důležité techniky.
Konkrétní postup výuky O co při programování jde. Nemůžeme se hned vrhnout ke klávesnici a začít psát programy. Podobně jako plavci si některé základní techniky osvojíme nejprve na břehu. Necháme počítač ještě několik okamžiků vypnutý a v kapitole 1 si povíme o těch nejzásadnějších věcech: jak se má programátor chovat, jaká dodržovat pravidla a také se naučíme první důležité pojmy. Bez těchto základů bychom se do hlubší vody nemohli pustit. Potřebné nástroje a první program. S počítačem je potřeba se nějak dorozumět a v kapitole 2 si řekneme jak. Z Internetu získáme volně dostupný nástroj, který poslouží jako překladač z naší řeči do jazyka počítače a naopak. Druhá kapitola bude opravdu výjimečná, protože právě v ní se to stane poprvé! Dlouho očekávaný, sice prostinký a jednoduchý, ale krásný a plně funkční prográmek konečně spatří světlo světa. V té chvíli se každý z nás stane programátorem. Nebude cesty zpět. Počítačová paměť. Bez paměti bychom to daleko nedotáhli. Plavat už umíme, ale proč to nezkusit lodí? V kapitole 3 se naučíme pracovat s pamětí počítače: zjistíme, jak do ní ukládat věci na pozdější časy a jak je odtud zase získat zpět.
10
K1620.indd 10
ÚVODEM
5.2.2009 10:56
Podmínky a cykly. Dalším krokem na cestě ke skvělým programům bude obyčejné rozhodování a opakování. Zní to jednoduše a je to jednoduché. Přesto jde o nejdůležitější programátorské techniky, bez kterých nelze vyplout na otevřené moře. Podmínky a cykly probereme v kapitolách 4 a 5. Několik jednoduchých programů. Všechno, co již umíme, si prakticky vyzkoušíme na několika programech, ukážeme si pár pěkných triků, jak si zjednodušit práci, budeme vytvářet náhodná čísla a pracovat se soubory. To vše v kapitole 6. Složitější hry s pamětí. Využívat paměť počítače se sice naučíme v kapitole 4, ale na ostřejší kousky si troufneme později. V kapitole 7 se mimo jiné naučíme tvořit seznamy lidí i s jejich základními údaji (číslo telefonu, adresa apod.). Vzájemně provázané údaje budeme ukládat do paměti a také si ukážeme, jak je z ní jednoduše dostávat. Využití dříve napsaných programů. Není třeba hotový program tvořit znovu a znovu. Pokud je funkční a v pořádku, využijme ho. Názorně si vše předvedeme v kapitole 8. V té se dozvíme i to, jak využívat programy, které napsal někdo jiný. Programátoři celého světa spolupracují a napsané programy běžně poskytují.
Příklady ke knize Celý balík všech cvičení z knihy si čtenáři mohou stáhnout z adresy http://knihy.cpress.cz/ k1620 – najdete je na záložce Soubory ke stažení. 1. Kódy si stáhněte a uložte do počítače. 2. Následně balík rozbalte pomocí některého archivačního programu (např. WinRAR – viz www.winrar.cz). 3. Po rozbalení se na disku vytvoří složka Programovani_PUZ, v níž naleznete soubory příkladů uložené v jednotlivých složkách podle kapitol. Ke snadnější orientaci slouží přehledné rozhraní, které spustíte poklepáním na soubor spustit.html v hlavní složce. Dále se řiďte pokyny rozhraní.
ÚVODEM
K1620.indd 11
11
5.2.2009 10:56
