Kazanımlar. Programlama Dili Nedir? Programlama Dili. Seviye. Çok yüksek seviyeli diller. ENF102 Jeoloji

Transkript

1 Kazanımlar Programlama Dili Nedir? Bu dersin sonunda Programlama dilinin ne olduğunu, Seviye kavramının ne demek olduğunu, Yorumlayıcı ile derleyici arasındaki farkı, Programlama dillerinin hangi kriterlere göre değerlendirildiğini, C dilinin temel özelliklerini, C dilinin tarihçesini, Program geliştirme adımlarını, Program içerisinde kullanılan tanımlamaların neler olduğunu öğreneceksiniz. Programlama Dili Programlama dili programcının programı yazarken kullandığı özel bir dildir. Program yazarken dil seçimi, yazılacak programın niteliğine göre yapılmalıdır. Bilgisayar kullanımının artması ile ihtiyaçlara göre programlama dilleri geliştirilmiştir. Programlama dillerinin seviyelerine göre sınıflandırılması Seviye kavramı nedir? Seviye, bir programlama dilinin insan algılamasına olan yakınlığının ölçüsüdür. Yüksek seviyeli diller, insan algılayışına daha yakın, alçak seviyeli diller de bilgisayarın doğal çalışmasına daha yakın olan dillerdir. Seviye Dillerdeki seviye yükseldikçe programcının işi kolaylaşır. Öyle ki, çok yüksek seviyeli programlama dillerinde artık bir işin nasıl yapılacağına ilişkin değil, ne yapılacağına ilişkin komutlar bulunur. Çok yüksek seviyeli diller Görsel programlama dilleri ya da çok yüksek seviyeli programlama dilleri, program kodunun kısmen ya da tamamen görsel bir biçimde çeşitli araçlar tarafından üretildiği dillerdir. Görselliğin ileri uçlarında program kodu bile bulunmayabilir. ENF102 Jeoloji

2 Yüksek seviyeli diller Yüksek seviyeli programlama dilleri daha algoritmik dillerdir. Bu dillerde önce işlerin nasıl yapılacağına dair algoritmalar tasarlanır ve bu algoritmalar daha sonra program koduna çevrilir. Orta seviyeli diller Bu diller hem kullanıcıya hem de bilgisayara yakın olan yapılar içerirler. Yüksek seviyeli dillerin kolaylıkları ile alçak seviyeli dillerin esnekliğini ve doğallığını kullanırlar. Bu diller özellikle sistem programlarının yazımında tercih edilirler. Düşük seviyeli diller Sembolik makine dillerini ve doğal makine dillerini kapsar. Programlama Dilleri Bilgisayara en yakın Makina dilleri Düşük seviyeli diller Assembly Orta seviyeli diller C, ADA... Yüksek seviyeli diller Pascal, Basic, Fortran... Çok yüksek seviyeli diller VisualBasic, VB.NET, Acces, Foxpro... Đnsana en yakın Makine dili Bilgisayarın doğal dilidir. Bilgisayarın donanımsal tasarımına bağlıdır. Makine dili lerden oluşan komutlardır ve bunlar doğrudan makineye hitap eder. Đlk dil olarak kullanılan bu dilde iki temel sorun vardır. Bu dilde yazılan kodlar, makinenin işlemcisine, donanım parçalarına verilen kodlardır. Makine dili taşınabilir değildir. Makine dili Diğer önemli bir sorun ise, bu dilde kod yazmak, okumak ve algılamak hem zaman alıcı hem de uğraştırıcı olmasıdır. ENF102 Jeoloji

3 Simgesel Makine dili Assembly dili, makine dilinin komutlarını birkaç tanesini paketleyen bazı kısaltma sözcüklerden ve komutlardan oluşuyordu. Ancak, bu dilde yazılan program makine dilinde olduğu gibi bilgisayarın belleğine yükleniyor ancak programın çalıştırılması aşamasında yorumlayıcı programa ihtiyaç duymaktaydı. Yorumlayıcı? Simgesel dilin komutları, bilgisayar tarafından komut komut makine diline çevriliyor ve oluşan makine kodu çalıştırılır. Kodun her çalıştırılmasında yazılan kod makine diline çevrileceğine, geliştirilecek bir başka program simgesel dilde yazılan kodu bir kez makine diline çevirsin ve program artık ne zaman çalıştırılmak istense, bilgisayar yorumlama olmaksızın yalnızca makine kodunu çalıştırsın. Derleyici Bu Grace Hopper ın fikrine derleyici denmektedir. Bu program sayesinde Assembly programlama dilleri kullanıyor, programlar derleyici tarafından makine koduna dönüştürülüyor ve makine kodu eski hızından daha hızla çalışıyordu. Assembly dillerinin kullanılmaya başlamasıyla bilgisayarların kullanımı hızla arttı. Ancak en ufak işlemler için bile çok komut gerektirmesi, programlama sürecini hızlandırma ve kolaylaştırma arayışlarını başlattı. Diğer diller geliştirilmeye başlandı. Programlama dillerinin değerlendirilmesi Okunabilirlik Taşınabilirlik Verimlilik Uygulama alanları Alt programlama yeteneği Öğrenme ve öğretme kolaylığı Programlama tekniklerine verilen destekler Giriş/çıkış kolaylığı Veri türleri ve yapıları Esneklik ENF102 Jeoloji

4 C nasıl bir dildir? C orta seviyeli bir dildir. Yani C hem bilgisayarın hem de insanın algısına yakın bir dildir. C verimli bir dildir. Dilin düzeyi düşük olmasından dolayı hızlı çalışır. C dilinin ana uygulama alanı sistem programlama dır. C nasıl bir dildir? C algoritmik bir dildir. C sözdizimi kurallarını bilmek yetmez, algoritma bilgisini de bilmeyi gerektirir. Taşınabilirliliği çok yüksek bir dildir. Đfade gücü yüksek, okunabilirliliği güçlü bir dildir. Esnek bir dildir. Kullanıcıya kısıtlama getirmez. C nasıl bir dildir? C güçlü bir dildir, çok iyi bir biçimde tasarlanmıştır. C doğal bir dildir. Bilgisayar sistemi ile uyum içindedir. C nin standart bir kütüphanesi vardır. Sık yapılan işlemler için ortak bir alan sağlanmıştır. C nasıl bir dildir? C nin eğitimi diğer bilgisayar dillerine göre daha zordur. C dili Unix işletim sistemi ile bütünleşme içindedir. C de alt programlama tekniği ileri düzeyde kullanılmaktadır. C dilinin zayıf yanları Esnek ve güçlü bir dil olması programcının hata yapma riskini arttırır. Kod yazımında yapılan hataların bulunması diğer dillere göre zordur. C PROGRAMLAMA DĐLĐ TARĐHĐ Genel Bakış ENF102 Jeoloji

5 Giriş C dili C Dili, Dennis Ritchie tarafından 1972 yılında yazıldı ve UNIX'in işletim sisteminin sistem dili olarak geliştirilmiştir. Ritchie o yıllarda B adlı programlama dilinin tasarımcısı olan Ken Thomson ile birlikte Unix işletim sistemi O zamanın yapısal programlama dilleri olan ALGOL 60, CPL, BPCL sistem programlama açısından oldukça yetersizdi. Ritchie, Thomson tarafından tasarlanan B diline yeni fikirler getirerek C dilinin temellerini atmış oldu. üzerinde çalışıyordu. C dili C önceleri geniş kitleler tarafından tanınmıyordu. C nin bütün dünyada tanınması ve yıldızının parlaması 1978 de Dennis Ritchie ve Brian Kernighan tarafından yazılan The C Programmin Language kitabıyla birlikte oldu. Program Geliştirme Adımları Giriş Programlamada asıl olan problem çözümüdür. Problem çözme işleminde ne kadar iyiyseniz o oranda iyi bir programcı olabilirsiniz. Program geliştirme yöntemi Bilgisayar programcılarının program geliştirme yöntemi aşağıdaki adımlardan oluşur: Problem Analiz Tasarım Uygulama Sınama Bakım ENF102 Jeoloji

6 Problem Bu ilk adımda programcı, problemi anlamaya çalışır. Problemin ne olduğunu, çözümde nelerin gerekli olduğunu, lazım olan ön bilgileri belirler. Problemi anlamanın çözümün yarısı olduğu unutulmamalıdır! Analiz Bu adımda problemi çözüm için verilen değerler ile programın elde etmesi gereken değerlerin ne olduğu belirlenmelidir. Girdiler ve çıktılar madde madde yazılır. Bu girdi ve çıktı arasındaki ilişki belirlenir. Belirlenen ilişki formüller ile açıklanabilir. Analiz Problem adımı başarılı bir şekilde gerçekleşmeden analiz adımına geçilmemelidir. Problem çözümünde ilk iki adım çok önemlidir. Çözüm için bir fikir bulunamamışsa problem tekrar gözden geçirilmelidir. ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. PROBLEM: Bu problemde üçgen alanını bulmak için gerekli olan formülün bulunması zorunludur. Formül olduğunu düşünmek çözüm yöntemi hakkında bir fikir oluştuğu anlamına gelir. ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. ANALĐZ Girdiler: Taban ve Yükseklik Çıktılar: Alan ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. Verilen değerler ile çıktı arasındaki formüle edilmiş ilişkiyi belirlemek gerekir. Gerekli olan girdileri ve birbirleri arasındaki ilişkileri belirleyerek bir problemi modelleme işlemine soyutlama (abstraction) adı verilir. Alan=(Taban X Yukseklik)/2 ENF102 Jeoloji

7 Tasarım Problemin çözümü için gerekli olan çözüm aşamalarını mantıksal sıra içerisinde yazılması aşamasıdır. Yapılan işleme algoritma adı verilir. Đyi bir algoritmanın iki şartı vardır. Bütün adımlar mantıksal bir düzen ve sıra içerisinde verilmeli Verilen adımların tamamı çalıştırılabilir olmalıdır. Tasarım Algoritmanın oluşturulmasında sözde kod (pseudocode) adı verilen günlük konuşma diline yakın bir dil kullanılabilir. Kullandığı dil programcının kendi inisiyatifine kalmıştır. Tasarım Algoritma tasarlanırken bütün problem parçaları aynı anda çözülmeye çalışılmaz. Problem kendi içinde önemli parçalara ya da alt problemlere ayrılır ve sonra bu alt problemler çözülerek esas problemin çözümüne gidilir. Bu yönteme yukarıdan aşağı tasarım (topdown design) (divide & conquer- böl ve yönet diye de bilinir) adı verilir. Tasarım Algoritma tasarımının önemli bir parçası da masa incelemesi (desk check) denilen algoritmanın doğru çalışıp çalışmadığının adım adım izlenerek (trace) kontrol edilmesidir. Bu kontrol etme esnasında erkenden fark edilen hatalar programcıya hem zaman kazandıracak, hem de boş yere enerji harcamasına mani olacaktır. Tasarım Algoritma yazarken her bir adıma numara verilir. Đlk adım "BAŞLA", son adımda her zaman "DUR" olur. Aşağıda ilk örnek algoritma çalışması verilmiştir. Burada bilgisayar yürüyebilen, hareket edebilen bir robot gibi düşünülmüştür. Problem "Yerinden kalkıp tahtaya adını yazma" işidir. Algoritma aşağıdaki gibi yazılabilir. ENF102 Jeoloji

8 Yerinden kalkıp tahtaya adını yazma 1. BAŞLA 2. Yerinden kalk 3. Yönün tahtaya doğru mu? 1. Hayırsa Tahtaya Dön 2. Evetse adım 4 e git 4. Tahtaya doğru yürü 5. Tahtaya geldin mi? 1. Hayırsa adım 4'e 2. Evetse adım 6'ya git 6. Kalemi al 7. Adını yaz 8. DUR Yerinden kalkıp tahtaya adını yazma Burada bilgisayar robota emirler, belli sorgulamalar yapılarak ve mantıksal bir sıra içinde verilmiştir. Yerinden kalk emri verilmeden ondan yürümesi istenemez. Kalemi almadan adını yaz emrinin verilmesi doğru olmazdı. Sorgulamalarla da işlemi yapıp yapmadığı kontrol edilmiştir. Yerinden kalkıp tahtaya adını yazma Bu örnek, sadece adımların tutarlılığını ve mantıksal sırasını göstermek içindi. Yoksa bilgisayar bu tür işleri yerine getiremez. Esasında kullanıcılar bilgisayarlara belli girdiler verir. Onlarda programcının verdiği adımlara göre bu girdiler üzerinde matematiksel ve mantıksal işlemler Üçgenin Alanı Yukarıdaki verilen üçgen alanını hesaplama işlemi için gerekli olan algoritma, sözde kod (pseudocode) kullanarak aşağıdaki gibi oluşturulabilir. 1. BAŞLA 2. Taban değerini al 3. Yükseklik değerini al 4. Taban ile yüksekliği çarp sonucu ikiye böl 5. Sonucu yaz 6. DUR yaparak bir çıktı üretirler. Üçgenin Alanı Önceki algoritma kendi içerisinde tutarlı ve mantıksal sıra ile yazılmıştır. Değerler verilmeden alan hesabı işlemini yaptırmak doğru olmazdı. Fakat algoritmalarda daha öncede belirtildiği gibi kısa ve basit kelimelerle emirler verilecektir. Böylece uygulama yapılacak program kodlarına adapte olmak kolaylaşacaktır. Üçgenin Alanı 1. BAŞLA 2. OKU taban, 3. OKU yükseklik 4. alan= (Taban X Yükseklik)/2 5. YAZ alan 6. DUR ENF102 Jeoloji

9 Üçgenin Alanı Uzun cümleler yazmak yerine kısa basit kelimelerle ve formülize edilmiş işlemlerle çözüm sağlanmış oldu. Her algoritma BAŞLA emri ile başlar ve DUR emriyle de biter. Dışarıdan verilmesi gereken bilgiler için OKU, sonuçları göstermek içinde YAZ emri kullanılabilir. Örnek: Örneğimiz bir insanın evden çıkıp işe giderken izleyeceği yolu ve işyerine girişinde ilk yapacaklarını tanımlamaktadır. Çözüm 1: 1. Evden dışarıya çık 2. Otobüs durağına yürü 3. Durakta gideceğin yöndeki otobüsü bekle 4. Otobüsün geldiğinde otobüse bin 5. Seyahat bedelini öde 6. Đneceğin yere yakınlaştığında arkaya yürü 7. Đneceğini belirten ikaz lambasına bas 8. Otobüs durunca in 9. Đşyerine doğru yürü 10. Đş yeri giriş kapısından içeriye gir 11. Mesai arkadaşlarınla selamlaş 12. Đşini yapmaya başla. Çözüm 2: 1. Evden dışarıya çık 2. Otobüs durağına yürü 3. Otobüsün saati geçmiş? 4. Durakta gideceğin yöndeki bir sonraki otobüsü bekle 5. Bir sonraki otobüs gelene kadar 4. adımı uygula 6. Otobüsün geldiğinde otobüse bin 7. Seyahat bedelini öde 8. Đneceğin yere yakınlaştığında arkaya yürü 9. Đneceğini belirten ikaz lambasına bas 10. Otobüs durunca in 11. Đşyerine doğru yürü 12. Đş yeri giriş kapısından içeriye gir 13. Mesai arkadaşlarınla selamlaş 14. Đşini yapmaya başla. Örnek : Algoritma: Đki sayıyı toplamak için gerekli programa ait algoritmanın oluşturulması. 1. Başla 2. Birinci sayıyı gir 3. Đkinci sayıyı gir 4. Đki sayının toplamını yap 5. Toplamın değerini yaz 6. Bitir 1. Başla 2. X değerini gir 3. Y değerini gir 4. Z = X+Y 5. Z yi yaz 6. Bitir ENF102 Jeoloji

10 Örnek : Beş sayının toplamını ve ortalamasını veren programa ait algoritmanın oluşturulması Toplam adı için Top Ortalama adı için Ort Girilen sayılar için X Arttırma için Sayac kullanılırsa Algoritma: 1. Başla 2. Top = 0, Sayac = 0 3. X i gir 4. Top= Top+X 5. Sayac = Sayac Eğer Sayac <5 ise A3 e git 7. Ort= Top/5 8. Top ve Ort değerlerini yaz 9. Bitir ENF102 Jeoloji