Programowanie Proceduralne

Wykład

Slajdy do wykładu (całość 6.5MB)
Uwaga: slajdy moga być aktualizowane w trakcie postępów wykładu

Kody źródłowe prezentowane na wykładzie dostepne są w repozytorium GitHub
https://github.com/IS-UMK/pp_wyklad

1. Wstęp
   • Trochę historii komputerów i programowania.
   • Podstawowe pojęcia,
   • Języki programowania - historia, klasyfikacja.
   • Środowiska programistyczne.
   • Pliki źródłowe: hello.c
2. Algorytmy - podstawy
   
   • Algorytmy i ich cechy.
   • Zadanie algorytmiczne, specyfikacja.
   • Formy zapisu algorytmów - np. schematy blokowe.
   • Przykłady algorytmów: alg. Euclidesa
   • Pliki źródłowe:
     • euclid1.c
     • euclid2.c
     • euclid1.pas
     • euclid1.f
     • euclid2.c
     • euclid3.c
     • euclid3rekurencja.c
   • Przykładowe zadania
3. Podstawy języka C
   
   • Struktura kodu.
   • Zmienne - deklaracja i inicjalizacja.
   • Najważniejsze operatory: arytmetyczne, relacji i logiczne
   • Funkcje: printf(), scanf().
   • Instrukcje sterujące: if, else, while
   • Przykłady programów: pole koła, silnia
   • Komentarze w C
   • Standardy C (ANSI C vs. C99)
   • Graficzna postać kodu: wcięcia
   • Pliki źródłowe:
     • hello.c
     • kolo.c
     • silnia.c
   • Przykładowe zadania
4. Narzędzia programistyczne
   • kompilator GCC i jego opcje
   • lintery (cppcheck), narzędzia poprawiające czytelność kodu (astyle)
   • systemy kontroli wersji (git, GitHub)
5. Instrukcje sterujące
   
   • Powtórzenie: if, while
   • Pętla sterowana z dołu: do while
   • Pętla for vs. while
   • Instrukcja switch
   • Instrukcja goto i zasady programowania strukturalnego
   • continue i break
   • Przykłady programów: pierwiastek kwadratowy (alg. Herona)
   • Pliki źródłowe:
     • heron.c
     • break.c
     • czy-pierwsza.c, czy-pierwsza2.c, czy-pierwsza3.c
     • continue.c
     • switch.c
     • prime.c
     • goto.c, goto2.c
   • Przykładowe zadania
6. Funkcje, czyli programowanie proceduralne
   
   • Anatomia funkcji.
   • Deklaracje i definicje funkcji.
   • Parametry formalne i aktualne.
   • Zmienne na stosie.
   • Zmienne globalne i lokalne.
   • Funkcje i procedury.
   • Biblioteki standardowe.
   • Biblioteka math.h
   • Rekurencja(rekurencja(rekurencja)) vs. iteracja
   • Przykłady algorytmów: alg. Euklidesa (NWD), wyznaczanie liczb pierwszych, wzór Herona (pole trójkąta), wyznaczanie silni, elementy ciągu Fibonacciego
   • Pliki źródłowe:
     • euclid3.c - największy wspólny dzialnik
     • pierwsza.c, pierwsza2.c - sprawdzanie czy liczba jest pierwsza
     • heron2.c - pole trójkąta o bokach a, b, c
     • globalne.c - demonstracja różnic pomiędzy zm. globalnymi i lokalnymi
     • silnia2.c - wyznaczanie silni za pomocą f. rekurencyjnej
     • fib1.c, fib2.c - wyznaczanie elementów ciągu Fibonacciego
   • Przykładowe zadania
7. Tablice i struktury, czyli złożone typy danych
   
   • Tablice - deklaracja, inicjowanie, indeksowanie, operator [].
   • Tablice jako argumenty funkcji.
   • Typowe przykłady użycia tablic: wczytywanie wartości, kopiowanie
   • Struktury - deklaracja, operator dostępu ., inicjowanie struktur
   • Typ struct jako argument funkcji
   • Struktura jako wartość zwracana z funkcji
   • Przykłady algorytmów:
     • przeszukiwanie liniowe
     • przeszukiwanie liniowe z wartownikiem
     • wyznaczanie środka masy układu punktów materialnych
   • Pliki źródłowe:
     • przeszukiwanie.c - przeszukiwanie liniowe
     • przeszukiwanie2.c - przeszukiwanie liniowe z wartownikiem
     • wyznaczanie środka masy układu punktów:
       • sm1.c - punkt materialny reprezentowany jako tablica float punkt[4]
       • sm2.c - punkt materialny reprezentowany przez strukturę struct punkt
       • sm3.c - punkt materialny reprezentowany przez strukturę zawierającą tablicę struct punkt
       • sm4.c - układ punktów reprezentowany przez tablicę struktur float punkt[]
       • sm6.c - układ punktów reprezentowany przez strukturę z tablicą punktów struct chmura
   • Przykładowe zadania
8. Wskaźniki, czyli adresy
   
   • Adresy, wskaźniki, zmienne wskaźnikowe, typ wskaźnikowy.
   • Deklaracje zmiennych wskaźnikowych.
   • Operator referencji & i dereferencji *
   • Wskaźniki jako argumenty funkcji.
   • Wskaźniki jako wartość zwracana z funkcji.
   • Co wspólnego mają wskaźniki i tablice?
   • Przykłady algorytmów:
     • jednoczesne znajdowanie elementu największego i najmniejszego w ciągu
     • wyznaczanie najczęściej występującego elementu w ciągu
   • Pliki źródłowe:
     • wyznaczanie największej i najmniejszej liczby całkowitej:
       • minmax1.c
       • minmax2.c - dziel i zwyciężaj
     • wyznaczanie dominanty w ciągu liczb całkowitych
       • dominanta1.c - wersja naiwna
       • dominanta2.c - wersja szybsza
   • Przykładowe zadania
9. Reprezentacja symboli w komputerze: bity, bajty, liczby
   
   • Bit, bajt i kody bitowe
   • Pozycyjne systemy liczbowe
   • Reprezentacja liczby całkowitej i rzeczywistej w komputerze
   • Limity typów liczbowych.
   • Niedokładności przy obliczeniach zmiennopozycyjnych
   • Przykłady algorytmów:
     • zapis liczby w innym systemie pozycyjnym
   • Pliki źródłowe:
     • dec2all.c zamiana do innego systemu liczbowego
   • Przykładowe zadania
10. Reprezentacja symboli w komputerze: znaki, łańcuchy znakowe
    
    • Reprezentacja znaków, kod ASCII
    • Łańcuchy znakowe
    • Formatowanie za pomocą printf() i scanf()
    • Przykłady algorytmów:
      • wyszukiwanie wzorca
    • Pliki źródłowe:
      • strindex.c wyszukiwanie wzorca metodą naiwną i Boera-Moore'a
    • Przykładowe zadania
11. Operatory: powtórzenie i uzupełnienie.
    • Operatory bitowe, przesunięcie bitowe
    • Operator rzutowania
    • Operator warunkowy ?:
    • Wszystkie operatory i ich priorytety
    • Przykład: szyfrowanie XOR, maski bitowe
    • Pliki źródłowe:
      • szyfr-xor.c szyfrowanie tekstu za pomocą operacji XOR
    • Przykładowe zadania
12. Złożone typy danych: powtórzenie i uzupełnienie
    • Typ wyliczeniowy enum
    • Struktury, unie, pola bitowe
    • Instrukcja typedef i jej użycie w deklaracji struktur
    • Pliki źródłowe:
      • enum1.c, enum2.c - demonstracja użycia typu wyliczeniowego
      • typedef1.c, struct2.c - demonstracja użycia instrukcji typedef
      • union1.c, union2.c - demonstracja użycia unii
      • bitfield.c - demonstracja użycia pól bitowych
    • Przykładowe zadania
13. Pliki i strumienie
    • Plik i format pliku
    • Systemy plików
    • Strumienie
    • Podstawowe operacje na strumieniach w C
    • Pliki źródłowe:
      • zapis.c przykładowy zapis do pliku
      • odczyt.c przykładowy odczyt z pliku
    • Przykładowe zadania
14. Podsumowanie: elementy inżynierii oprogramowania
    • Co było a czego nie było na wykładzie?
    • Wstęp do inżynierii oprogramowania.
    • Kilka dobrych rad
    • O stylu i standardach kodowania
    • Obsługa błędów w C

Zaliczenie wykładu

Warunkami uzyskania zaliczenia z wykładu są:

• pozytywna ocena z laboratorium
• zaliczenie testu z wynikiem > 50%

Literatura

• Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Język ANSI C
  
• Programowanie w C (WikiBook) (PDF)
• Maciej M. Sysło, „Algorytmy”, WSiP, Warszawa, 2002.
• David Griffiths, Dawn Griffiths, „Rusz głową! C”, Helion, Gliwice, 2013.
• (prawie) wszystkie książki na temat języka C
  
• WWW

Kilka przydatnych odnośników

• Ściąga dotycząca programowania w C w Visual Studio
• C reference
• Programming C (wikibook) (wersja polska)
• Alfabetyczny spis funkcji biblioteki standardowej ANSI C (tzw. libc) w wersji C89
• ANSI C for Programmers on UNIX Systems by Tim Love
• The International Obfuscated C Code Contest
• https://www.learn-c.org/ interactive C tutorial.
• sphere online judge Become a true programming master
• C Programming Language Tutorial

Zintegrowane środowiska programistyczne (IDE)

• Visual Studio (Windows) wystarczy darmowe Visual Studio Community z kompilatorem Visual C++
• Visua Studio Code (Windows/Linux/Mac OS) + wtyczka Microsoft C/C++ extension + kompilator (np. gcc, MinGW). Zobacz C/C++ for Visual Studio Code
• Code::Blocks (GNU Linux, MS Windows, Mac OS X)
• Bloodshed Software - Dev-C++ (MS Windows) Nie rozwijany od 2005 !!
  Rozwijana nieoficjalna wersja DevC++ Orvel DevC++
• Eclipse z wtyczką CDT (GNU Linux, MS Windows)
• NetBeans IDE C and C++ Development
• Kdevelop KDE Development Environment (GNU Linux)
• Anjuta DevStudio IDE for C and C++, written for GTK/GNOME (GNU Linux)
• CodeLitle - A Free, open source, cross platform C,C++,PHP and Node.js IDE
• 21 Best C IDE (Editor) for Windows & Mac in 2022

Kompilatory C Online

• Ideone - Kompilator online
• OnlineGDB
• jdoodle
• Compile and Execute C Online
• paiza.io Online C Compiler
• Programiz C online compiler

Formatowanie kodu Online

• C/C++ Formatter
• C formatter