BBS515 Nesneye Yönelik Programlama

Transkript

1 BBS515 Nesneye Yönelik Programlama Ders 1: Programlamaya Giriş Gönenç Ercan

2 Dersin Amacı Bu derste temel programlama yeteneklerimizi geliştirmeye çalışacağız Nesne yönelimli programlamanın temellerini Java programlama dilini kullanarak öğreneceğiz Önceliğimiz programlama yapabilmeyi öğrenmek üstüne olacak Nesnesel tasarım ile ilgili BBS656 gibi derslerin alt yapısını oluşturacağız. Programlamaya yeni veya alt seviyeden başlayanlar için, BBS514 dersini aynı zamanda alanlar için ilk haftalarda yapısal programlama tekniklerini Java ile yapmayı öğreneceğiz.

3 Notlandırma Ara sınav %30 Final %50 Ödevler %20 Geçme notunuz 55. Derslere düzenli olarak katılmanızı beklemekteyim.

4 Ödevler Toplam 5 programlama ödeviniz olacak Bu ödevlerden en iyi not aldığınız 4 tanesi puanlandırılacak Programlama derslerinde teorik bir bilgiden çok pratik bir yetenek kazandığınız için program yazıyor olmanız çok önemli Mutlaka ödevlerinizi yapmaya çalışın, sınavdaki başarınızı da bu sağlayacaktır Ödevlerinizle ilgili takıldığınızda ile soru sorabilirsiniz, arkadaşlarınızla fikir alışverişi yapabilirsiniz. Ama ödevi son olarak sizin kodlamanız ve üretmeniz gerekmektedir. Ofis saatim Çarşamba günleri 16:00-18:00 arasıdır.

5 Sınavlar Sınav soru çeşitleri Program yazma (%50) Program takip etme (%30) Programın hatasını düzeltme (%20) Bu soruları çözmenin en kolay yolu, çok pratik yapmaktır Sınıfta bazı problemlerin kodunu yazacağız, mutlaka bunları kendiniz de yazmaya çalışın

6 Dersin sayfası Ders notları, ödevler ve sınav sonuçları dersin web sayfasında yayınlacak Bu sayfayı haftada bir kere kontrol etmeye dikkat edin

7 Bilgisayar Mimarisi Temel bilgiler

8 Bilgisayarın donanımı (Von Neumman Mimarisi) Von Neumann Mimarisi: Temel olarak bir işlemci, hafıza birimi, Girdi/Çıktı ünitelerinden oluşur İşlemci iki kısımdan oluşur, kontrol ünitesi ve ALU. İşlemci çalıştıracağı komutu yükler, komutlara göre yapılacak işlem belirlenir ALU da bu işlem için gerekli olan düzenlemeler yapılır Hafıza dan bilgi yüklenmesi gerekirse yüklenir ve çalıştırılır.

9 Bilgisayar donanımı Bu donanım yapısı hala geçerlidir, komutların hafızadan (veya girdi) yüklenebiliyor olması bilgisayarın faydasını arttırmaktadır Bir bilgisayarın işe yarayan bir işlem yapabilmesi için komutlara ihtiyaci vardır Bu komutlar ve aslında bütün veriler ikili sayı sistemi ile saklanmaktadır Her bir bit 0 veya 1 değerini alabilir

10 Verilerin gösterimi Komut: add $r1, $r2 àbit kodu ile bir bit dizisine çevirilir. Her bir bit ALU yu işleme göre düzenlemeye yarar Sayılar: Bir tamsayının 2 lik sisteme çevirilmesi ile gösterim yapılır. Bu sistemden ufak bir fark + ve yi gösterebilmek için birinci bit kullanılır 7 = Metin veri: Karakterlerin herbiri ASCII tablosu dediğimiz tablo ile sayılara haritalanmaktadır. A = 65 = gibi. Herhangi bir anda bilgisayarın hafızasını düşündüğümüzde tüm göreceğimiz uzun bir bit dizisi olacaktır.

11 Turing Makinası Alan Turing programlamanın temelini oluşturan bir model önermiştir Bu model bir teyp üstünden veri okuyabilen bir okuyucu/yazıcı kafa ile tanımlanmaktaydı Aslında amaç insanların nasıl hesaplama yapabildiğini açıklamaya yönelikti Örnek problem verilen bir bit serisi acaba 1 n 0 n yapısında mı? Bu model ile günümüzdeki bütün programları yazmak mümkündür Peki bu kadar basit bir yöntem hepsini tanımlayabilirken programlama dillerine neden ihtiyaç duyuyoruz

12 Programlama Dili Seviyeleri movl $5, -4(%rbp) movl -4(%rbp), %eax addl $1,%eax movl %eax, -4(%rbp) int i = 5; i += 1; Bilgisayarın gerçekte işlettiği komutlar aslında birer bit dizisi Bu bit dizisini bir insanın anlaması çok zor Düşük seviyeli bir dil bit dizisine en yakın dildir Assembly dili düşük seviyeli bir dildir, yukarıda assmebly ve karşılık gelen C kodu gösterilmektedir. C assembly e göre daha üst seviye bir dildir.

13 Programlama Dil Seviyeleri Düşük seviye programlama dili Makina diline yakın En ufak detaya kadar belirtmemiz gerek Anlaması zor Üst seviye programlama dili Anlaması daha kolay Ara adımları derleyiciler bizim için yapıyor Büyük projeleri yönetmek daha kolay

14 Programlama Paradigmaları Programları nasıl yapılandıracağımızı ve düşünme yöntemimizi belirler Bazı paradigmalar Yapısal Programlama (C, Pascal, Basic) Nesne yönelimli (C++, Python, Java) Fonksiyonel (Haskell, Scala) Buyurgan (Imperative) Bildirimsel (Declarative): SQL gibi

15 Yazılım Karmaşıklığı Yazılımlar genel olarak geniş kapsamlı oluyor Sadece bir kişinin bütün detaylarına hakim olması mümkün olmuyor Bir insan aynı anda 7 (artı eksi 2) kavramı takip edebilmektedir Bu yüzden bir kişinin geniş kapsamlı bir projede alabileceği ideal rol de kısıtlıdır Bir problemi bir bütün olarak çözmek yerine parçalara bölerek çözmeye çalışıyoruz (divide&conquer) Bir bilgisayar sisteminde CPU ayrı yapılır, CPU nun içindeki devreler ayrı tasarlanır. Bu parçalara bölme sayesinde sistemi gerçekleştirebiliyoruz

16 Parçala-Yönet Parçala yönet taktiğini kullanmak için verilen bir işi parçalara bölmemiz gerekmektedir Bir projeyi alt işlere bölümlemek çok önemlidir Yapısal programlamada yapılması gereken algoritmalar üstünden bir bölümleme söz konusudur. Nesne yönelimli yazılım ise gerçek dünyaya daha yakın olarak düşünebileceğimiz nesneler ve onların ilişkileri üstünden işi bölümlemimize olanak sağlar

17 Algoritmik bölümleme Update file Get master area Get formatted update Match Update Put unmatched master Put new master area Get OK master Expand Get valid care Reformat Put formatted master Format output Get old master record Validate checksum Edit Get sequenced card Add checksum Put new master record Get update card Seq check Figure 1 3 Algorithmic Decomposition Grady Booch et al. Object Oriented Analysis and Design. Addison Weisley

18 Nesne Yönelimli Bölümleme Update Master File Get Formatted Update File of Updates Get Put Create Match Get Reformat Master Record Is Valid Add Checksum Update to Card Figure 1 4 Object-Oriented Decomposition

19 Sınıf Listesi Örnek bir problem üstünden iki paradigmayı karşılaştıralım Bir sınıftaki öğrencilerin dersten sonra gidecekleri başka bir ders daha var. Bu dersin yerini öğrenciler bilmiyor. Probleme Yapısal programlama ile çözüm Derse gelen her öğrencinin Adını al, Bir sonraki dersini bul Kampüs haritasından dersin sınıfını bul Öğrenciye tarif et Nesne yönelimli çözüm Öğrencilerin derslerinin ve sınıflarının listesini koy Haritada sınıfları işaretleyip sınıfa as

20 Sorumluluk kavramı Nesnelerin belirli sorumlulukları var Bu iletişimi kolaylaştırıyor. Harita nesnesi, neleri içermesi gerektiği vegörevi tanımlı Satır olarak kod üstünden anlatmak yerine daha kolay Soyutlaştırma Bir nesneyi gerçekleştirdiğimizde artık geriye dönüp kodlarını incelememize gerek kalmaz Bütün olarak kullanabileceğimiz bir araca dönüşür Bilgi saklama Sadece kendi yapmamız gereken kısma odaklanabiliriz

21 Nesne Verisi (özellikleri) olan. Değişkenler Davranışı olan. Fonksiyonlar Kendi durumunu belirleyen özellikleri ile davranışını belirleyen metodlar ile değiştiren bir yazılım aracı Herhangi soyut, somut varlık nesne olarak tasarlanabilir Fiziksel varlık: Araba, Öğrenci Kavramsal varlık: EFT, Toplantı Yazılımsal varlık: Yığıt, Liste, Küme

22 Java Source File Compiler Machine-language File Linker Executable File Library Code Java dili James Gosling tarafından 1995 yılında üretilmiş bir programlama dili ve platformdur Java sanal makina üstünde çalışan bir dildir. Yukarıda bir programın normal geliştirme süreci gösterilmiştir (Örnek C++ programı) Bu işleyiş Java için farklıdır sanal makina da çalışacak kod üretilir

23 Neden Java Nesne yönelimli programlama kurallarının en net olduğu dillerdendir Bu özelliği ile büyük kurumsal projelerde kullanılmaktadır İşletim sistemi ve donanım bağımsızdır Internet sayfaları üstünden çalıştırılabilir Gömülü sistemlerde kullanılmaktadır Cep telefonlarında kullanılmaktadır (Android) En önemlisi kuralları ve yapısı sayesinde karmaşık projelerde anlaşılır ve takip edilebilir bir yapısı bulunmaktadır

24 Java versiyonları Java Standard Edition J2SE: Derste kullanacağımız temel sürüm. İndirip yüklemeniz gerekiyor. Java Enterprise Edition J2EE: Kurumsal projeler için kullanılan platform. Kurumsal uygulamalarda bulunan Web servis, Enterprise Java Beans gibi araçları barındırır. Java Mobile Edition J2ME: Eski nesil cep telefonu uygulamaları için

25 IDE (Integrated Development Environment) Program yazarken kullanabileceğiniz bir arayüz Hata yapmanızı engelleyecek üretkenliğinizi arttırabilecek araçlar içerir Eclipse Standard Edition* Netbeans Intellij IDEA

26 İlk Java programımız! //This program prints Welcome to Java! public class Welcome { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } Yukarıdaki kodu herhangi bir text editörü ile Welcome.java adında bir dosyaya yazın. Windows da notepad ile yazabilirsiniz

27 Programın derlenmesi ve çalıştırılması Programı derlemek için javac komutunu kullanacağız Bilgisayarınıza Java Development Kit yükledikten sonra Komut istemi (Command Prompt) açıp derleyebilirsiniz Başlangıç menüsünden (Start Menu) à Çalıştır (Run) à cmd.exe Açılan siyah ekrana: javac Welcome.java Yazdığımızda Welcome.class dosyası oluşacaktır. Bu dosya programımızın Bytecode cinsinden derlenmiş hali. Sanal makinada class dosyaları çalıştırılabilir. Bunun için java Welcome

28 Programı Derleme ve Çalıştırma Create/Modify Source Code Source code (developed by the programmer) public class Welcome { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } Saved on the disk Source Code Byte code (generated by the compiler for JVM to read and interpret, not for you to understand) Method Welcome() 0 aload_0 Method void main(java.lang.string[]) 0 getstatic #2 3 ldc #3 <String "Welcome to Java!"> 5 invokevirtual #4 8 return Compile Source Code i.e., javac Welcome.java stored on the disk Bytecode Run Byteode i.e., java Welcome If compilation errors Result 28 If runtime errors or incorrect result

29 Program çalışması Enter main method //This program prints Welcome to Java! public class Welcome { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } 29

30 Program Çalışması Execute statement //This program prints Welcome to Java! public class Welcome { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } 30

31 Program Çalışması //This program prints Welcome to Java! public class Welcome { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } Ekrana Welcome to Java yazdırlacaktır 31

32 Eclipse ile Program Derleme Sınıfta demosu yapılacaktır

33 Java Programlarının Anatomisi Yorum satırları Anahtar kelimeler (Reserved Words) Modifiers İfadeler Bloklar Sınıflar Metodlar Main metod

34 Yorum satırları Bir programın içinde kendinize veya başka programcılara yardımcı olacak yorumlar ekleyebilirsiniz // bir satırı yorum olarak işaretler /* Yorum */ Paragraf yorum, /* ile başlayıp */ ile biten kısımları yorum olarak işaretler Javadoc yorumları: Metod ve sınıf önlerine konulan özel yorumlardır. Java dokümantasyonlarında gözükür. Diğerlerine oranla bu yorum tipini tercih etmeniz iyi bir pratiktir

35 Anahtar kelimeler Java dilinde özel işlevleri olan kelimeler listesidir. Eclipse IDE gibi araçlar farklı renk ile gösterilir. Bu kelimeleri başka amaçlarla kullanamazsınız

36 Modifiers Java da tanımlanan bir sınıfın, metodun veya özelliğin nasıl kullanabileceğini belirtmeye yarar. Önümüzdeki derslerde daha detaylı olarak göreceğiz Temel olarak tanımlardan önce görülürler

37 İfadeler Bir ifadeyi doğal dildeki cümle olarak düşünebilirsiniz İşlenebilecek bir komutu ifade ederler Tek satırlı ifadeler ; ile sonlandırılır. Bunu cümle sonunda kullanılan. işareti gibi düşünebilirsiniz Tıpkı cümleler gibi ifadenin bir anlamı olması gerekir

38 Bloklar public class Test { public static void main(string[] args) { System.out.println("Welcome to Java!"); } } Method block Class block

39 Sınıflar Java da bir kod mutlaka bir sınıfın içinde tanımlanmalıdır. Bu yüzden bütün programlar bir sınıf bloğu içerir Sınıfların ne olduğunu daha sonraki derslerde göreceğiz

40 Metodlar System.out.println() gibi çağırılabilen bir dizi işlemdir. Bu durumda verilen mesaji ekrana yazdır demiş oluyoruz Kendi metodlarımızı tanımlamayı da göreceğiz, bu sayede problemleri daha küçük parçalara ayırma şansımız olacak

41 Main metodu Java da çalıştırılabilen bütün programlar bir main metodu içermek zorundadır. Aslında bu bir metod tanımıdır, metodun imzası ve komutları public static void main(string[] args) { } // Statements;