ΗΥ 150 – ΠρογραμματισμόςΞενοφών Ζαμ π ούλης ΗΥ-150 Προγραμματισμός Αλγόριθμοι και Προγράμματα

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 2 Οργάνωση ενός ΗΥ

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 3 Αλγόριθμοι Μια ακολουθία από βήματα/ενέργειες που είναι: – Καλώς (σαφώς) ορισμένα – Αποτελεσματικά (μπορούν να εκτελεστούν) – Πεπερασμένα (τερματισμός) – Συνήθως δέχονται δεδομένα Παραδείγματα αλγορίθμων – Υπολογισμού ημερομηνίας Πάσχα – Υπολογισμός ριζών – Πολλ/σμός – Αντιστροφής πινάκων – Αναζήτησης και Ταξινόμησης – Εύρεσης συντομότερου μονοπατιού – Πρόβλεψης – Ανάλυσης ιατρικών εικόνων – Δρομολόγησης πακέτων στο internet

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 4 Αλγόριθμοι Απαιτήσεις - Πρόβλημα – Προδιαγραφές Σχεδίαση - Ορθότητα Πολυπλοκότητα (με βάση το μέγεθος των δεδομένων Ν) (προαιρετική για το μάθημα μας) – Υπολογιστικό Κόστος – Κόστος σε Μνήμη Βελτιστοποίηση (προαιρετική για το μάθημα μας) Υλοποίηση

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 5 Αλγόριθμοι Απαιτήσεις - Πρόβλημα – Προδιαγραφές – Υπολογίστε το άθροισμα …+Ν Σχεδίαση (Υπολογίζω κανονικά το άθροισμα ξεκινώντας από το 1) Σ = 0 //άθροισμα Για κ=1 … Ν //μετρητής Σ = Σ + κ Ορθότητα Πολυπλοκότητα – Υπολογιστικό Κόστος, 2*Ν -> Ο(Ν) – Κόστος σε Μνήμη, 2 -> Ο(1) Βελτιστοποίηση: Σ = Ν*(Ν+1) / 2 – Πολυπλοκότητα Υπολογιστικό Κόστος, 3 -> Ο(1) Κόστος σε Μνήμη, 1 -> Ο(1)

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 6 Αλγόριθμοι Απαιτήσεις - Πρόβλημα – Προδιαγραφές – Ταξινομήστε Ν φυσικούς, (μικρότεροι από το 1000) α[1], α[2], …, α[Ν] < 1000 Σχεδίαση – Ορθότητα (Βρίσκω το μικρότερο, μετά τον αμέσως επόμενο, …) Για κ=1 … Ν Για λ=κ+1 … Ν Αν α[λ] > α[κ] άλλαξε τη θέση των α[κ], α[λ] Πολυπλοκότητα – Υπολογιστικό Κόστος:Τ(Ν) = Τ(Ν-1)+Ν =>Τ(Ν)= Ν*(Ν+1)/2 -> Ο(Ν 2 ) – Κόστος σε Μνήμη, 2 -> Ο(1) N 2

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 7 Αλγόριθμοι Απαιτήσεις - Πρόβλημα – Προδιαγραφές – Ταξινομήστε Ν φυσικούς, (μικρότεροι από το 1000) α[1], α[2], …, α[Ν] < 1000 Βελτιστοποίηση: Για κ=1 … 1000 h[k] = 0 Για κ=1 … Ν h[a[k]] = h[a[k]]+1 μ = 1 Για κ=1 …1000 Για λ=1 …h[k] a[μ] = κ μ = μ+1 – Πολυπλοκότητα Υπολογιστικό Κόστος: Ν *Ν -> Ο(Ν) Κόστος σε Μνήμη, > Ο(1) N

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 8 Προγραμματισμός και Αλγόριθμοι Πρόγραμμα = Αλγόριθμος σε μια συγκεκριμένη γλώσσα υπολογιστή Γλώσσα Μηχανής: η μόνη γλώσσα που πραγματικά καταλαβαίνει ο υπολογιστής Άλλες γλώσσες υπολογιστών ≠ γλώσσα προγραμματισμού Γλώσσες Προγραμματισμού – Χαμηλού επιπέδου, πιο κοντά στη γλώσσα μηχανής – Μεσαίου – Υψηλού, πιο κοντά στην καθομιλουμένη Η επιλογή της γλώσσας προγραμματισμού εξαρτάται από την εφαρμογή Συνήθως το πρόγραμμα γράφεται «ευκολότερα» (είναι πιο σύντομο) στις Υψηλού επιπέδου γλώσσες όμως εκτελείται με μικρότερη ταχύτητα σε σύγκριση με μια χαμηλού επιπέδου υλοποίηση. – Πολλά όμως εξαρτώνται και από τον προγραμματιστή.

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 9 Οικογένειες Γλωσσών Προγραμματισμού Δύσκολη η ταξινόμηση Ένα «παράδειγμα» γλωσσών παρέχει την άποψη που έχει ο προγραμματιστής για το πρόγραμμα. Μερικές σημαντικές κλάσεις: Διαδικαστικές (Procedural) : C, Pascal, Fortran – Παραδοσιακός τρόπος προγραμματισμού – Σειρά εντολών - ρουτίνες Συναρτησιακές (Functional) : Lisp, Mathematica – Σειρά εντολών – Οι συναρτήσεις – συμβολισμοί είναι αντίστοιχοι με τα μαθηματικά Δηλωτικές (Declarative) : Prolog, XML – Αποτελούνται από σειρά ορισμούς και δηλώσεις – Λογικός Προγραμματισμός (Logic Programming) – Προγραμματισμός με βάση Περιορισμούς (Constraint Programming) Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός Παράλληλος Προγραμματισμός Διαδικτυακός Προγραμματισμός

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 10 Διερμηνευμένες Γλώσσες (Interpreted) Αλγόριθμος | Γραμμή εντολών (κώδικας) (π.χ. “move arm”, “show image”, “run script A1”, “move west”) | Διερμηνέας (Interpreter), ανάλυση και εκτέλεση εντολής Εκτελέσιμο

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 11 Προγράμματα σε C Εντολές και Δεδομένα Εντολές – Μια σειρά από εντολές προς τον επεξεργαστή – Αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή Δεδομένα – Διαβάζουμε από τη μνήμη του υπολογιστή – Αποθηκεύονται (γράφονται) στη μνήμη του υπολογιστή Οι εντολές πρέπει να έχουν μια λογική αλληλουχία Και να ακολουθούν κάποια βήματα Αλγόριθμοι …

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 12 Οργάνωση ενός ΗΥ RAM Disk Main Secondary

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 13 Πρώτο Παράδειγμα /*Filename: 00-my_first_program.c Author: X. Zabulis Date: 14/03/07 Function: Prints the following string of characters: ‘Hello world!’ */ #include int main() { printf(“Hello world!\n”); return 0; }

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 14 Γενική Δομή Λίστα από συναρτήσεις Συνάρτηση Τύπος-επιστρεφόμενης-τιμής όνομα(λίστα-παραμέτρων) { δηλώσεις μεταβλητών λίστα εντολών } /*Επιστρέφει το μέγιστο μεταξύ των x, y*/ int max(int x,int y) { int z = x; /*δηλώσεις μεταβλητών*/ if (y > x) /*λίστα εντολών*/ z = y; return z; }

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 15 main() { int A,B,C; A=5; B=6; C=max(A,B); } /*Επιστρέφει το μέγιστο μεταξύ των x, y*/ int max(int x,int y) { int z = x; /*δηλώσεις μεταβλητών*/ if (y > x) /*λίστα εντολών*/ z = y; return z; }

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 16 Δημιουργία Προγράμματος Αλγόριθμος (π.χ. Bubble Sort) | Γλώσσα Προγραμματισμού (BubbleSort.c) | compiler Ενδιάμεσος Κώδικας (object code) (BubbleSort.o) | linker Εκτελέσιμο (Executable) (BubbleSort.exe) >gcc –Wall -g BubbleSort.c >./a.out

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 17 Δημιουργία Προγράμματος Αλγόριθμος | Γλώσσα Προγραμματισμού | Συντακτικά Λάθη Ενδιάμεσος Κώδικας (object code) | Λάθη Συμβόλων Εκτελέσιμο (Executable) Λογικά Λάθη Run Time Errors

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 18 Ακολουθία «τρεξίματος»: Φόρτωμα του κώδικα στη μνήμη Δέσμευση μνήμης για (καθολικές) μεταβλητές Εκτέλεση της συνάρτησης main ! Κι οι τοπικές μεταβλητές; – Δέσμευση μνήμης ανάλογα με την ροή του προγράμματος: κάθε συνάρτηση δεσμεύει όση μνήμη χρειάζεται την ώρα που τρέχει

Ξενοφών Ζαμπούλης ΗΥ150 – Προγραμματισμός 19 Ακολουθία «τρεξίματος» Καθολικές (global) έναντι τοπικών μεταβλητών (local) double sum;//καθολικές int bigsum; void f(int x, int sum) { sum = 1; x = 1+sum; bigsum = 1; } main() { int x = 0; //τοπική f(1,0); bigsum=0; }