Programozás elmélet tananyag

Átírás

1 2016/04/01 01:25 1/41 Programozás elmélet tananyag < Programozás elmélet Programozás elmélet tananyag Szerző: Sallai András Copyright Sallai András, 2011, 2013, 2014 Licenc: GNU Free Documentation License 1.3 Web: Bevezetés A programozás során felmerülő, nyelvtől független elméleti témák. A leírás jegyzet jellegű. Minden visszajelzést szívesen várok. A programozás egy olyan művészet, ahol folyamatosan megfogjuk a kódot és átgyúrjuk újra és újra. A programozásról Fogalmak Mit értünk programozás alatt? Hétköznapi és speciális feladatok modellezése a számítógépen. Cél: Célunk új program létrehozása, illetve a meglévők továbbfejlesztése. Mik a programozás eszközei? Folyamatleíró eszközök, fordítók, interpreterek és mesterséges programozási nyelvek, szerkesztők, hibakövetők. A programozási nyelvek elhelyezése a nyelvek világában:

2 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 A mesterséges nyelvek feloszthatók formális és kommunikációra szánt nyelvre. Mi ebből a formális nyelvekkel foglalkozunk. Programozás szakaszai elemzés (analízis) tervezés kódolás tesztelés dokumentálás terjesztés karbantartás Gyakorlat Mi a programozás? Milyen szakaszokra osztható a programozás? Hogyan csoportosíthatjuk a nyelveket? Milyen eszközei vannak a programozásnak? Elemzési szakasz Az elemzési szakaszban felmérjük a helyzetet. Megnézzük modellezhető-e a probléma számítógépen. Ha igen, milyen eszközök alkalmasak a megoldásra. Dokumentálom. Megnézzük milyen adatok vannak? Bemenő adatok típusok mennyiségek Printed on 2016/04/01 01:25

3 2016/04/01 01:25 3/41 Programozás elmélet tananyag bevitel befejezése feltételek adatok közötti kapcsolatok Kimenő adatok típus megjelenítendő tárolandó Tervezési szakasz A tervezési szakaszról A tervezési szakaszban fokozatosan elemeire bontjuk a problémát, meghatározzuk a megoldás algoritmusát. Egy feladatot több kisebb egységre osztunk fel. Maximálisan annyi egységre osztjuk fel amit még képesek vagyunk átlátni. Van aki ezt maximálisan 7 egységben adja meg, van aki 30. Maximálisan 10 egységre való felbontást ajánlom. A felbontott egységeket újabb egységekre bonthatjuk. Eldöntjük milyen programozási nyelvet választunk. Algoritmus Az algoritmus egyértelműen előírt módon és sorrendben végrehajtandó tevékenységek véges sorozata Az algoritmusról tehát elmondhatjuk, hogy véges számú lépesben kell végrehajtani. Kapunk valamilyen eredményt. Az egyes lépések egyértelműek. Azonos jellegű feladatokra is használható. Determinisztikus, vagyis ugyanazokra a bemenő adatokra, ugyanazokat a kimenő adatokat kapjuk. A programok algoritmusokból állnak. Az algoritmusok tulajdonképpen matematikai minták. Az algoritmus szót egy arabul író perzsa tudós és matematikus nevéhez fűzzük: Abu Abdalláh Muhammad ibn Músza al-hvárizmi ( ), aki kidolgozta a matematikai algoritmus fogalmát. Az algoritmus szó tulajdonképpen az al-hvárizmi név rossz fordítása. Az algoritmusok egyes lépéseit tevékenységként szoktuk emlegetni. A tevékenységet a következő ábra alapján osztályozhatjuk.

4 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 A szekvenciális tevékenység, az amikor a egymás után vesszük lépéseket. A szelekciós tevékenység estén bizonyos utasítások végrehajtását feltételhez kötjük. Ha feltétel teljesül, akkor végrehajtjuk az utasításohalmazt, ha nem akkor nem csinálunk semmit, vagy egy másik utasításhalmazt hajtunk végre. A szelekciós tevékenységet szokás még elágazás vagy döntés néven emlegetni. Az iteráció, másként ciklus vagy ismétlés. Egy adott lépést többször szeretnénk végrehajtani. A iterációk osztályozása: Növekményes Iteráció (ciklus) Amíg típusú Tudjuk hányszor ismétlünk Nem tudjuk hányszor ismétlünk Osztályozás másként: Elől tesztelő előbb tesztelünk utána hajtjuk végre az utasításokat Iteráció (ciklus) előbb tájékozódunk kell-e még dolgoznunk ha igen, dolgozunk utána megint megnézzük Az utasítások szintjei Hátul tesztelő egyszer végrehajtjuk az utasításokat és csak utána tesztelünk előbb dolgozunk, utána tájékozódunk, kell-e még Printed on 2016/04/01 01:25

5 2016/04/01 01:25 5/41 Programozás elmélet tananyag Vezérlőtevékenységek Algoritmizálás eszközei mondatszerű leírás pszeudokód folyamatábra struktogram Jackson-ábra Mondatszerű leírás Szövegesen leírom az algoritmust Szekvenciális tevékenység 2 szám összeadása: Program indul Bekérünk egy számot Bekérünk egy másik számot Összeadjuk az első és második számot, majd eltároljuk egy harmadik helyen Kiírjuk a harmadik hely értékét

6 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Program vége Szelekciós tevékenység Kisebb vagy nagyobb mint 10: Program indul Beérünk egy számot Ha az "A" nagyobb akkor a következőt tesszük: Kiírjuk: nagyobb ellenkező esetben a következőt tesszük: Kiírjuk: kisebb Ha vége Program vége Iterációs tevékenység Összeadás 0 végjelig: Program indul A legyen egyenlő 1-el B legyen egyenlő 0-l ismétlés amíg A nem egyenlő 0-l bekérünk A helyre egy új számot Az A értékét B-hez adjuk, majd az összeget B-ben tároljuk ismétlés vége Kiírjuk B értékét Program vége Iterációs tevékenység hátul tesztelve Összeadás 0 végjelig: Program indul A legyen egyenlő 1-el B legyen egyenlő 0-l csináld bekérünk A helyre egy új számot Az A értékét B-hez adjuk, majd az összeget B-ben tároljuk ismétlés amíg A nem egyenlő 0 értékkel Kiírjuk B értékét Program vége Printed on 2016/04/01 01:25

7 2016/04/01 01:25 7/41 Programozás elmélet tananyag Pszeudókód 2 szám összeadása Bekér egy A számot, majd egy B-t. Összeadom, az eredményt C változóban helyezem el. Kiíratom a C értékét. Készen vagyok. Szekvenciális tevékenység 2 szám összeadása: Start Be A Be B C = B + A Ki B Stop Szelekciós tevékenység Kisebb vagy nagyobb mint 10: Start Be A Ha A>10 akkor Ki nagyobb ellenben Ki kisebb Ha vége Stop Iterációs tevékenység Összeadás 0 végjelig: Start A=1 B=0 ismétlés (A <> 0) bekér A B=B+A ismétlés vége Kiír B Stop

8 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Iterációs tevékenység hátul tesztelve Összeadás 0 végjelig: Start A=1 B=0 csináld bekér A B=B+A ismétlés (A <> 0) Kiír B Stop Folyamatábra A folyamatábra még néhány ismert magyar és angol elnevezése: blokkdiagram végrehajtási gráf Control Flow Graph (CFG) flowchart [floucsát] A folyamatábra alakzatai: A folyamatábra alakzatainak felhasználása: Printed on 2016/04/01 01:25

9 2016/04/01 01:25 9/41 Programozás elmélet tananyag Szekvenciális tevékenység 2 szám összeadása: Szelekciós tevékenység Kisebb vagy nagyobb mint 10:

10 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Iterációs tevékenység Összeadás 0 végjelig: Alternatív alakzatok a folyamatábrákban Folyamatábra példák Printed on 2016/04/01 01:25

11 2016/04/01 01:25 11/41 Programozás elmélet tananyag

12 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Printed on 2016/04/01 01:25

13 2016/04/01 01:25 13/41 Programozás elmélet tananyag

14 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Rekurzió folyamatábrával Struktogram A struktogram grafikus alapú algoritmus-ábrázolási módszer ben Isaac Nassi és Ben Shneiderman tette először közzé. Nevük után Nassi-Shneiderman (NSD) ábra néven is ismert ben Chapin is közé tette ezért chapin ábra (chapin chart) néven is ismert. Magyarországra a struktogram szó a német struktogramm szóból eredeztethető, amelyet struktúradiagramm néven szokás fordítani. Angol nyelvterületen inkább Nassi-Shneiderman diagram néven használják. Ha magyarosabban szeretnénk leírni, akkor talán a szerkezetrajz lenne a legjobb. Az oktatásban a struktogram szót használják. A leírása sajnos nem egységes. Egyesek r nélkül írják, mások két m - el a végén. A helyesírás ellenőrzők a három közül egyiket sem fogadják el. Felszokott még merülni a blokk diagram, de ezt nevet használják a folyamatábra jelölésére is. A struktogramban a folyamatok leírására téglalapot használunk. Szekvenciális tevékenység Printed on 2016/04/01 01:25

15 2016/04/01 01:25 15/41 Programozás elmélet tananyag Szelekciós tevékenység Iterációs tevékenység Szekvenciális tevékenység példa Két szám összeadása:

16 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Szelekciós tevékenység példa Kisebb vagy nagyobb mint 10 Iterációs tevékenység példa Összeadás 0 végjelig: Jackson ábra A Jackson ábrát Michael Anthony Jackson brit számítógéptudós találta ki, a nevét is róla kapta. Szekvenciális tevékenység Szekvencia esetén a tevékenységeket mindig balról jobbra bontjuk ki. Printed on 2016/04/01 01:25

17 2016/04/01 01:25 17/41 Programozás elmélet tananyag Szelekciós tevékenység Iterációs tevékenység Programtervezési stratégiák Felülről lefele (top-down) tervezés Lépésenként finomítjuk a programot. A programot előbb nagyobb egységere bontjuk, majd minden lépést finomítunk. Előnye: A belső megoldások elrejthetők Nem lehet hibázni Alulról felfelé (down-top) tervezés Téglánkénti építkezés elve. A legegyszerűbből kiindulva egyre bonyolultabb megoldást hozunk létre. Látszólagos előnyei:

18 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Ugyanazt az elemet több helyen felhasználhatjuk. Ha mégis hiányzik valami, még utólag meg lehet tervezni. Gyakorlat Mit jelent a programozásban az elemzési szakasz? Mi az algoritmius? Milyen szakaszai vannak a programozásnak? Mire jó folyamatábra? Mi a különbség a mondatszerű leírás és a pszeudókód között? Mik a programozás alaptevékenységei? Mik a programozásban a vezérlőtevékenységek? Magas szintű nyelveken nem ajánlott az ugróutasítás használata. Miért? Milyen alakzattal ábrázoljuk a szelekció feltételét? Kódolási szakasz A kódolás számítógép számára érthető utasítások létrehozása Megfogalmazzuk a programot valamilyen programozási nyelven. Gépi utasításokra fordítjuk a kódot. Futtatjuk a kódot. Programozói környezet Szövegszerkesztő Fordító (compiler) Összeszerkesztő (linker) hibakövető (debugger) Programozói könyvtárak Operációs Rendszer IDE Integrált Development Environment azaz IDE, magyarul Integrált Fejlesztői Környezet. Ez általában egy olyan speciális szövegszerkesztő, amely képes egyben a fordításra, összeszerkesztésre, hibakövetésre, esetleg sok más kényelmi szolgáltatást nyújt. Vizuális Fejlesztőeszköz Általában GUI (grafikus felhasználó felület) tervezésénél használható tervező eszköz, ahol a kinézetet nem a forráskódban állítjuk elő, hanem egér húzzással kattintással egy vizuális felületen. Programozói könyvtárak Előre elkészített programokban felhasználható komponensek. Úgy is mondhatnánk előre megírt Printed on 2016/04/01 01:25

19 2016/04/01 01:25 19/41 Programozás elmélet tananyag utasítások, megvalósítások. Debugger Egy program, amelyet hibakövetésre, a szemantikai hibák felderítésére találtak ki. Néhány debugger Környezet Debugger GCC gdb Java jdb Program Utasítások sorozata a számítógép számára. Olyan mint a recept és a szakács. A recept utasítások sorozat, amit a szakács végrehajt. Gépikód A gép számára végrehajtható utasítások sorozata. Ez az az eset, amikor a recept például magyarul íródott és a szakács is beszéli. A programozó ma már nem gépi kódban írja a programjait a kényelem előtérbe helyezése miatt. A programozó által használt nyelvet így le kell fordítani még gépikódra. Ez az az eset, amikor a recept például kínai nyelven íródott, a szakács viszont csak magyarul tud. Valakinek le kell fordítani. A gépikód elemi utasításokból áll, amelyek binárisan vannak kódolva, azaz 1 és 0-k sorozatából áll. A program szó használata Szűkebb értelemben Csak a gépikód. Tágabb értelemben A gépikód és a programozási nyelvben megfogalmazott utasítások. A kódolás menete nyelv választás

20 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 gépelés (az algoritmus kódolása) szintaktikai hibák javítása futtatás szemantikai hibák javítása (tesztelés) Ábécé A nyelv jelkészlete A nyelvben használt betűk, számok, karakterek Szintaxis A mondatalkotási szabályok Szemantika Az a mód, ahogyan az utasításokhoz jelentést rendelünk Hivatkozási nyelv Egy magas szintű nyelv definíciója, leírása. A definíció általában szabvány. Nem konkrét megvalósítás. Nyelv implementációja Egy nyelv megvalósítása, bármilyen rendszerben. A hivatkozási nyelvvel nem szokott teljesen kompatibilis lenni. Mi lehet programozási nyelv? Bármilyen mesterséges nyelv, amely megfelelő eszközökkel rendelkezik az adatszerkezetek és az azokat kezelő, átalakító eljárások egyértelmű leírására. Programozási nyelvek mellett követelmény: Printed on 2016/04/01 01:25

21 2016/04/01 01:25 21/41 Programozás elmélet tananyag fordító vagy értelmező Alacsony szintű nyelvek Gépközeli nyelvek Például: gépikód, assembly Magasszintű nyelvek Hasonlítanak az emberi gondolkodásra, nagyobb az elvonatkoztatás (absztrakció) mértéke. Az nagyobb elvonatkoztatás következménye a platformfüggetlenség. Egy ilyen magas szintű nyelv létrehozásának célja a könnyebb és gyorsabb kódolás. Ha például a képernyőre akarok írni egy szöveget, nem kell nekem azt 4,5 vagy akár több utasítással megtennem, helyette egyetlen utasítást kell kiadnom. Imperatív nyelvek Utasításszerkezetűek alapeszközei az utasítások és a változók minden utasítás mögött gépi kód áll algoritmikus nyelvek azt az algoritmust írom le, amelyet a gép végrehajt

22 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 a program a hatását a memóriában elhelyezett értékeken hajtja végre Imperatív nyelvek osztályozása Eljárás orientált Objektum orientált Fortran Cobol C Ada Pascal C++ Java Simula67 Eiffel PL/1 C# Algol60 Smalltalk Az eljárás orientált nyelvek között vannak persze olyanok amelyeknek van objektum orientált megvalósításuk. Ilyen a C és Pascal nyelv. Deklaratív nyelvek nem algoritmikusak csak a problémát fogalmazzuk meg, a megoldást nem nincs utasítás az algoritmikus nyelvbe van építve a programozó a memória értékeivel nem dolgozik Deklaratív nyelvek osztályozása Funkcionális nyelvek Logikai nyelvek Lisp Prolog Lisp Rekurzív függvények absztrakt ábrázolására tervezték. Prolog Alain Colmerauer fejlesztett ki A mesterséges intelligencia kutatás előszeretettel alkalmazza. Más elvű nyelvek Nem deklaratív és nem imperatív, azok elveit tagadja. Más elvű nyelvek Apl Printed on 2016/04/01 01:25

23 2016/04/01 01:25 23/41 Programozás elmélet tananyag Matematikai problémák megoldására használjuk. Nyelvek osztályozásának összefoglalása Ha precízebbek akarunk lenni akkor a mesterséges nyelveket feloszthatjuk még formális és beszélt nyelvre. A programozási nyelvek természetesen a formális nyelvekből eredeztethető. A kódolás eszközei clear text szövegszerkesztő programozói szövegszerkesztő fejlesztői környezet vizuális fejlesztői környezet clear text szövegszerkesztő Egy clear text szövegszerkesztő bármely nyelven való programozáshoz jók. Ilyenek lehetnek Windowson a Jegyzettömb, a Notepad2, Notpad++, stb. Linuxon mcedit, nano, gedit, stb. programozói szövegszerkesztő Általában olyan szövegszerkesztő, amelyet kifejezetten programozók számára készítettek. Sok olyan funkciót találunk benne, amely megkönnyíti a programok írását. Több platformos, sok nyelvet támogató ilyen szövegszerkesztő például a Scite. A Scite az útvonalba lévő fordítókat, interpreterekt felismeri, így azok azonnal használhatók. A programok fordítás után futtathatók.

24 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Fejlesztői környezet Általában valamely programozási nyelvhez tartozó olyan program, amely a programozói munkát a lehető legkönnyebbé igyekszik tenni. Általában tartalmaz hibakövető eszközöket. A fordítás és a futtatás néhány kattintással történik. CodeBlock (C, C++, D, de bármely nyelv integrálható) Dev-C++ FreePascal IDE stb. Vizuális fejlesztői környezet A program felületét vizuális eszközökkel tudjuk megtervezni, a felület egyes elemeihez eseményeket tudunk rendelni. CodeBlock (wxwidget projektel) MS Visual Studio xxxx Delphi Lazarus Programkészítési technikák Fordító Egy program készítése és használata három szakaszra osztható A programot megfogalmazzuk egy programozási nyelven (Ez a forráskód) Gépikódú utasításra lefordítjuk Futtatjuk A program futtatását az operációs rendszer végzi. Az ilyen programot szokás natív kódnak is nevezni. Értelmező Az implementált programozási nyelvek egy részéhez nem fordítót készítenek hanem értelmezőt. Az értelmező használata esetén a programot csak a futtatással egy időben fordítjuk le gépkódú utasítok sorozatára. Így magát a forráskódot futtatjuk. Az így előállított program természetéből adódóan lassabban fut, mivel előbb le kell azt fordítani. A program futtatásához kell egy értelemező az operációs rendszerre. Bájtkód Printed on 2016/04/01 01:25

25 2016/04/01 01:25 25/41 Programozás elmélet tananyag A bájtkód előállításánál a fordító és az értelmezős technika együtt kerül alkalmazásra. A forráskódot lefordítjuk, de nem gépikódra. Egy köztes kódra fordítjuk, melynek neve bájtkód. Ha futtatni akarjuk előbb az értelmezővel fordítjuk gépikódra, ami elindul. Ez elvileg gyorsabb mint a szimpla értelmezős technika, mivel az eredeti forrást már előfordítottuk. A fordítás lépései A fordítás nem egy meneteben történik. Először egy ún. tárgykódot (objekt fájl) készítünk. Ez Windowsos rendszereken.obj, Linuxos rendszereken.o kiterjesztésű fájlt jelent. Ez után szerkesztővel elkészítjük a futtatható állományt. Ennek haszna több forrásfájlnál mutatkozik meg. Először minden forrásfájlt tárgykódú állománnyá fordítunk, majd ezeket összeszerkesztjük egyetlen futtatható állománnyá. A fordításhoz tehát két programra van szükség: fordító szerkesztő A fejlesztői környezetek, és ma már a legtöbb fordító parancs ezt a két műveletet egyben megcsinálja. Kódszöveg szerkesztése Karakter A legelemibb alkotórész. Megjelenései az adott kódtáblától is függ. Betűk számjegyek egyéb karakterek pl.: * _ # $

26 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 A program lexikális egységei azonosítók fenntartott szavak címkék elválasztó jelek megjegyzések változók konstansok Azonosítók A programban saját objektumainknak valamilyen nevet adunk azonosítás céljából. Az azonosítók jellemzői: betűvel kezdődik betűvel vagy számmal folytatódhat saját objektumaink megnevezésére használjuk Fenntartott szavak A nyelvben már valamilyen céllal felhasznált nevek azonosító jellegű és felépítésű a nyelv rendel hozzá jelentést csak az adott célra használhatók Címkék utasítások azonosítására használható valahol számmal is kezdődhet lehet azonosító jellege Elválasztó jelek régen: egy sorba egy utasítás szabad formátumú: utasítás szeparátor (elhatároló jelek): ;, : ( ) Megjegyzés A megjegyzések nem a fordítónak vagy az interpreternek szólnak, hanem a programozónak. Saját programjainkat gyakran látjuk el megjegyzésekkel, hogy később gyorsan kiderüljön mit is csinál az adott kód. Printed on 2016/04/01 01:25

27 2016/04/01 01:25 27/41 Programozás elmélet tananyag Példák: PL/1, C, C++, C# /* több soros megjegyzés */ //megjegyzés Pascal { megjegyzés } Shell, Perl # megjegyzés Néhány programozási nyelvben csak egy soros megjegyzések alkalmazhatók, valamelyik több sorosat is megenged. Változó A változók olyan memóriaterületek, amelyeken valamilyen értéket tárolunk, de azok értékét bármikor megváltoztathatjuk. Egy változó felépítése név attribútum cím érték Név Egyedi azonosító Attribútum Az attribútumoknak a következő típusai léteznek: explicit deklaráció programozó végzi Pl.: char a; vagy var a : char; C nyelvben implicit deklaráció programozó végzi Pl.: ab Ha a-hoz már rendelve volt egy típus A Fortran nyelvben van ilyen automatikus

28 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 a fordító határozza meg a típust Fortran, C nyelvben is van, stb. Cím A memória címe, ahol a változó van. Címhozzárendelés lehet: statikus Futás előtt rendelődik a változóhoz, majd állandó dinamikus futási időben kap hozzárendelést futás közben változhat a hozzárendelést a futtató rendszer végzi kézi (programozó végzi) abszolút címet a változó nevéhez rendeljük relatív címet a változó nevéhez rendeljük, már a memóriában elhelyezett objektum címéhez képest a futtató rendszert kérjük segítségül A C nyelv mind a hármat ismeri, de hangsúlyt kap a programozó által vezérelt címzés Érték az adott memória helyen elhelyezett szám a típus megadja, hány byteon van tárolva Konstansok A konstans szintén egy a memóriában lefoglalt terület egy érték számára. A konstansok esetén a programozó azonban azt vállalja, hogy annak értékét a továbbiakban nem változtatja meg. Osztályozás nevesített konstans literál konstans Nevesített konstansok felépítése név típus érték (címkomponens hiányában nem változtatható meg) Printed on 2016/04/01 01:25

29 2016/04/01 01:25 29/41 Programozás elmélet tananyag Literál konstansok felépítése típus érték A literálkonstansnak tehát nincs neve. Az értéket egyszerűen leírjuk. A számokat általában önmagában, a karaktersorozatokat általában idézőjelek, vagy aposztrófok között. A literálkonstans önmagát deklarálja. A programba fix értékkel kerülnek. Például: "alma" A példa első sora egy egész típusú literális konstanst határoz meg. A második és a harmadik egy valós típusú konstanst. A negyedik egy karaktersorozat típusú konstanst. Gyakorlat Mit jelent a szemantika? Mit jelent a szintaktika? Mi az a gépikód? Hogyan osztályozhatjuk a programozási nyelveket? Hogyan osztályozhatjuk a magas szintű programozási nyelvek? Mondjon példát deklaratív nyelvre. Hogy épül fel egy változó? Mi az a konstans? Milyen részekből áll egy konstans? Mi az a hivatkozási nyelv? Sorolja fel a kódolás eszközeit. Mit értünk fenntartott szavak alatt? Mondjon példát a szemantikai hibára. Tesztelési szakasz A tesztelés biztosítja program minőségét. fehérdobozos tesztelés feketedobozos tesztelés A fehérdobozos tesztelés azért fehér mert a tesztelő a forráskóddal dolgozik. A feketedobozos tesztelés esetén a tesztelőnek nem áll rendelkezésre a forráskód. Szintaktikai tesztelést már a kódolási szakaszban is végzünk, hiszen e nélkül nem tudnánk továbbhaladni a program lekódolásában. Ugyanakkor tesztelnünk kell folyamatosan szemantikailag is, másként a program működése kétséges lesz. Ha a program elkészült ez után átadjuk a programot olyan felhasználóknak, akiket azért alkalmazunk,

30 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 hogy teszteljék a programot. Az ilyen állapotban lévő programot szokás béta verziónak nevezni. A béta verziók még nem a végfelhasználók számára készült programok. A tesztelők feljegyzik a talált hibákat, majd elküldik azt a programozóknak. Egy program persze sosem készül el, így ha azt kiadjuk használatra a felhasználók is fognak hibajelzéseket visszaküldeni. Dokumentálás szakasza Mit dokumentálunk? Két fajta dokumentációt szokás készíteni. fejlesztői felhasználói Fejlesztői dokumentáció A kódolási szakaszban a programozó írhat megjegyzéseket a forráskódba és ez is a programozói dokumentáció része. Azonban a jó programozó olyan függvény és változó és más azonosító nevekkel dolgozik, amelyek önmagában, mindenféle megjegyzés nélkül olvashatóvá teszik a forráskódot. Ha nem ilyen a forráskódot, akkor valamit újra kell tervezni. A programozók számára készített dokumentáció azonban külön dokumentumok készítését is jelenti. Printed on 2016/04/01 01:25

31 2016/04/01 01:25 31/41 Programozás elmélet tananyag Későbbi továbbfejlesztés esetére dokumentáljuk a programban alkalmazott függvényeket és eljárásokat, azok be és kimenő adatait, a fontos változókat. Leírjuk melyik fájlban mit találunk. Továbbfejlesztés során a dokumentáljuk a változásokat. Felhasználói dokumentáció Az adott program használatának leírása, segítség. A program a felületén milyen adatokat vár, mit fog előállítani. Szélső értékek. Hibalehetőségek, korlátozások. A program továbbfejlesztése vagy javítása esetén dokumentáljuk a változásokat, új funkciókat. Ez a változat leírás, angolosan Changelog. A változat leírásban egy dátum, alatt leírjuk a programunk melyik verziónál tart és felsoroljuk milyen változtatásokat hajtottunk végre a programban. A változatleírás egy program életében nagyon fontos, mert a legtöbb végfelhasználó ennek elolvasása után akarja a programunk következő verzióját beszerezni.

32 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Gyakorlat Milyen dokumentációkat készítünk a programkészítés során? A változatleírást milyen nevű fájlban szokás elkészíteni? Terjesztés szakasza A terjesztésről A terjesztés előtt át kell gondolnunk milyen engedéllyel szeretnénk terjeszteni az elkészített alkalmazásunkat. Ennek megfelelően meg kell írnunk a terjesztési engedélyt, azaz a licencet. Egyes programozók a licencet magában a programban is elhelyezik, ahol valamely menüpont meghívása után elolvashatjuk. Fontos jeleznünk a program szerzői jogi védelmét. Ennek módja a programban és annak forráskódjában elhelyezett védjegy, amelynek körülbelül így kell kinézni: Copyright (C) Nagy József, 2010 A fenti sorok azt mondják számunkra, hogy azt a művet amihez csatolva ezt olvassuk Nagy József birtokolja a szerzői jogait 2010-től. Printed on 2016/04/01 01:25

33 2016/04/01 01:25 33/41 Programozás elmélet tananyag Választanunk kell egy terjesztési formát. Amely lehet forrás, vagy bináris a licenctől függően. A terjesztett állomány egyszerű tömörített állomány lesz vagy telepítő programba építjük, vagy egy adott operációs rendszer számára telepítőt készítünk. Mivel szoftverről van szó, amit terjeszteni fogunk az egy vagy több állomány lesz, attól függően a programot hogyan írtuk meg. A program kódja mellé minimális követelmény egy licenc nevű fájl, amiben a leírjuk a terjesztés licencét. Szokás még egy readme.txt vagy egy olvasd.txt fájl elhelyezése. Ebben leírhatjuk mit lehet tudni a programról. Szokásos fájlok Állományok terjesztésnél programállomány vagy állományok Licenc.txt Readme.txt Install.txt ChangeLog Todo.txt Bug.txt A Licenc.txt fájlba értelemszerűen a felhasználás feltételei kerülnek. A Readme.txt fájlba a programról rövidebb, vagy hosszabb leírást adhatunk. Ki készítette, mire jó a program, hol érhető el az Interneten. De használati utasítás is ide kerülhet. Az Install.txt állományban leírjuk hogyan mik a telepítés feltételei, milyen osztott könyvtárak (.dll,.so) szükségesek a futtatáshoz. A ChangeLog fájlba írjuk le a változásokat, a változás dátumával, és mit változtattunk, mit javítottunk. A Todo.txt állományban leírjuk milyen tennivalók vannak még a továbbfejlesztés tekintetében. A Bug.txt fájlba írjuk le az ismert, de még nem javított hibákat. A fájlokat használhatjuk kiterjesztés nélkül is. Esetleg magyarítva. Szoktak például Readme.txt helyett readme vagy README, esetleg magyarosan olvasd.txt, vagy olvasd nevű fájlt használni. A következő példa az kisbetű nagybetű használatban más a fentiekkel szemben: LICENC README INSTALL TODO BUG USING Esetleg magyarosan: licenc.txt olvasd.txt telepites.txt tennivalo.txt hibak.txt hasznalat.txt

34 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Nagyobb terjedelmű használati útmutatót, amely több állományból áll célszerű külön könyvtárba tenni, amelyet doc néven hozunk létre. Unix alapú rendszerekben a parancsok számára úgynevezett kézikönyvet hozunk létre (manual, vagy röviden man). A kézikönyveknek speciális formátuma van, amit itt nem tárgyalunk. Web A program terjedését nagyban segíti egy weblap, amelyről letölthető a program, vagy annak demója, változásokat követhetünk. A weblapon elhelyezhetjük a program dokumentációit, segítséget és támogatást adhatunk a felhasználóknak. Esetleg fórumot hozhatunk létre, ahol a programal kapcsolatos problémákat a felhasználók megvitathatják. A weboldalba építhetünk hibakövető rendszert, vagy nyelvi fordító rendszert. Gyakorlat Sorolja fel milyen állományokat szokás létrehozni a programállomány mellett, ha terjeszteni szeretnénk egy programot. Mi a szerepe a Bug.txt fájlnak egy terjesztett program mellett? Mit tartalmaz a Licenc.txt állomány? Mit tartalmaz a Readme.txt állomány? Mit szokás írni a Todo.txt állományba? Mire használjuk a manualokat? Írjon példát egy jogi nyilatkozat sorról. Karbantartási szakasz Hibátlan programot készíteni szinte lehetetlen. A jól megírt programok esetén is előjönnek előbbutóbb hibák. A program élete során változhatnak a bemenő paraméterek. Esetleg más, vagy több kimenő paraméterre van szükség. A programot ilyenkor továbbfejlesztjük, és egy újabb verziószámon adjuk ki. A programozás ezen szakaszának legfontosabb része a változat leírás (ChangeLog) elkészítése, amiről fentebb szó volt. Adatszerkezetek Adattípusok elemi Nincs belső szerkezetük összetett Elemi adattípusokból épülnek fel Printed on 2016/04/01 01:25

35 2016/04/01 01:25 35/41 Programozás elmélet tananyag Elemi adattípusok egész valós logikai karakteres Összetett adatszerkezetek azonos típusból álló (homogén) különböző típusból álló (heterogén) alternatív adaszerkezetek Összetett adatszerkezetek tömb szöveg verem (Last In First Out) sor (First In First Out) lista szekvenciális állomány direkt állomány rekord gráf fa halmaz Az összetett adatszerkezeteken elvégezhető műveletek tetszőleges számú elem felhasználása, változtatása a sorozat első elemének felhasználása, változtatása a sorozat utolsó elemének felhasználása, változtatása a sorozat következő elemének felhasználása, változtatása a sorozat elemszámának meghatározása új elem felvétel a sorozat elejére új elem felvétel a sorozat végére új elem felvétel a sorozat két adott elem közzé a sorozat első elemének kivétel a sorozatból a sorozat utolsó elemének kivétel a sorozatból a sorozat adott elemének kivétel a sorozatból a sorozat ürességének vizsgálata a sorozat részhalmazának felhasználása vagy változtatása Összetett adatszerkezetek szerkezet szerinti csoportosítása Homogén adatszerkezetek (homogén)

36 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 struktúra nélkül asszociatív adatszerkezet szekvenciális adatszerkezet hierarchikus adatszerkezet hálós adatszerkezet Heterogén adatszerkezet rekord Memóriában történő helyfoglalása alapján csoportosítás Statikus adatszerkezet tömb rekord halmaz Véges számú adatelemből épül fel. Hosszuk nem változik csak az értékük. Dinamikus adatszerkezet Lista Fa Gráf Az adatelemek száma tetszőleges és változhat Ha a dinamikus adatszerkezetek önmagára mutat, akkor rekurzívnak hívjuk. Ha több ilyen hivatkozás is van, akkor nem lineáris. Listák Láncolt Gyűrűs Kétirányú Összetett (multi) Listákról A programozás során használt adatszerkezet. fej elem1 elem2 NIL Adott egy kezdő elem a fej. Egy mutató mutat az elem1 -re. Az első elemet egy újabb mutató követi, ami a második elem2 -re mutat. Ha egy mutató nem mutat sehova (ezt a NIL-el jelezzük), Printed on 2016/04/01 01:25

37 2016/04/01 01:25 37/41 Programozás elmélet tananyag akkor vége a láncnak. A példában egy láncolt listát látunk. A láncot az elemek közötti mutatók biztosítják. Láncolt lista esetén az elemek fizikailag lehetnek egészen más sorrendben, a mutatók biztosítják a számunkra kívánt rendezettséget. Ebből következik, hogy egy láncolt listából könnyebb törölnie egy tömbbel ellentétben, mivel csak át kell állítani a mutatót a törölt elemről, a törölt elem utáni elemre. Gyűrűs lehet egy lista, ha az utolsó elem a kezdőpontba mutat. fej elem1 elem2 NIL A lista kétirányú, ha visszafele is lépkedhetek a listában, mert visszafele is mutat. fej elem1 elem2 NIL Hogy egy adatszerkezetben megtaláljak egy elemet, vagy címezhető helyen kell legyen, vagy léteznie kell egy sornak, amelyen végig tudok menni. Ha tehát nem címezhetjük meg egy adott elem helyét, akkor csak úgy tudjuk tárolni, hogy fizikailag egymás után sorba rakom. Láthatjuk, hogy a láncolt lista használata előnyösebb a tömböknél. Ha egy tömb esetén törölünk egy elemet, a tömbben az elem helye ott marad üresen. Egy láncolt listában azonban nincs ilyen problémánk. Fák bináris nem bináris kiegyensúlyozott kereső Bináris fa Ha minden elemének legfeljebb két rákövetkező elem van. Egy bal és egy jobboldali részfa. Bináris fa:

38 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 Nem bináris fa Kettőnél több leágazásaik is lehetnek Kiegyensúlyozott fa Ha minden szintjén az egyes részfák magassága nem ingadozik többet egy szintnél. Kereső fa Definiálható egy rendezési sorrend Minden csúcsra igaz: balra a nála kisebb elemek helyezkednek el jobbra a nagyobb elemek helyezkednek el Speciális bináris fa Kupac ha a B csúcs fia az A csúcsnak és A nagyobb vagy egyenlő, mint B. Gráf Csomópontok és azok kapcsolatainak halmaza. Címkézett gráf: Printed on 2016/04/01 01:25

39 2016/04/01 01:25 39/41 Programozás elmélet tananyag Irányított gráf: Gyakorlat Mit értünk gráf adatszerkezet alatt? Rajzoljon példát a nem bináris fára. Rajzoljon egy bináris fát. Paraméterátadás A paraméterátadásról A függvények az átadott értéket két módon kezelhetik. Vagy érték szerint veszik át vagy cím szerint. érték szerint átvett (pass by value) cím szerint átvett (pass by reference) A megértéshez tisztázzuk a formális paraméter és az aktuális paraméter fogalmát. Amikor meghívok

40 Last update: oktatas:programozás:programozás_elmélet_tananyag /01/21 17:58 egy függvényt a meghíváskor paraméterként megadott változók az aktuális változók. Azok a változók, amelyek egy függvényen belül paraméterként jelennek meg a formális változók. Érték szerint átvett paraméter A formális paraméterváltozók új változóként jelennek meg a memória verem területén, ideiglenesen jönnek létre. A formális paraméterváltozó és az aktuális paraméterváltozó két különböző változó lesz. A formális paraméterváltozók értékének változtatása nincs hatással az aktuális paraméterváltozókra. Cím szerint átvett paraméter A függvényben a formális paraméter cím szerint veszi át az aktuális paraméter értékét. Vagyis nem jön létre új változó, ami azt is jelenti, hogy ha megváltoztatom a formális paraméterváltozó értékét, az az aktuális paraméterváltozóban is változik. Mindkét változó ugyanazt a memóriaterületet használja. Gyakorlat Milyen módon vehetünk át paramétereket függvényekben? Mit értünk aktuális változó alatt? Rekurzió A rekurzióról Rekurzióról metódusok, függvények, illetve eljárások esetén beszélhetünk. Ha például egy metódus (vagy akár függvény és/vagy eljárás) önmagát hívja, akkor a metódus rekurzív. Rekurzív metódusok esetén gondoskodnunk kell a rekurzió megszakításáról, mert máskülönben végtelen ciklusba kerülünk. A következő C program 1-től 10-ig a képernyőre írja a számokat. Iterációt nem használunk benne, helyett rekurzívan oldottuk meg a feladatot. main.c #include <stdio.h> kiir(int a) { printf("%d\n", a); if(a < 10) { Printed on 2016/04/01 01:25

41 2016/04/01 01:25 41/41 Programozás elmélet tananyag } } a++; kiir(a); main() { kiir(1); } Mivel egy rekurzív program önmagát hívja, ezért egy hurok keletkezik. Vagyis ciklust hoztunk létre ciklus utasítás nélkül. Gyakorlat Mitől lesz egy metódus rekurzív? Miről kell gondoskodnunk a rekurzív algoritmusok esetén? From: - SzitWiki Permanent link: Last update: 2016/01/21 17:58