Bilgisayar ve Programlama

Transkript

1 Bilgisayar ve Programlama

2 PROGRAMLAMAYA GĠRĠġ

3 Donanım: GiriĢ birimleri- klavye, fare, okuyucular, mikrofon, dokunmatik aletler Ana iģlemci ve yardımcılar Saklama birimleri (CD-ROM, diskler, bellekler...) ÇıkıĢ birimleri (ekran, yazıcı-çizici, hoparlör...) Yazılım (program): Sistem yazılımları (WINDOWS, MAC OS, LINUX, Derleyiciler) Uygulama yazılımları: Ofis yazılımları, Ġnternet yazılımları, oyunlar, muhasebe... 3

4 DIGITAL (İkili sayı sistemi Binary Digit System) On / Off 0 1 akım var-yok Onluk sistemden dijitale çevirme 60 tabanlı ve 12 tabanlı sayı sistemleri Roma rakamları 10 tabanlı sayı sistemi 4

5 DIGITAL (İkili sayı sistemi Binary Digit System) Dijital sayıların onluk sisteme çevrilmesi Bit binary digit. (0 1). Byte En küçük adresleme birimi (8 bit ten oluģur. Örneğin her bir harf bir byte olarak saklanır. 5

6 Program ve programlama dili nedir? 6

7 Program ve programlama dili nedir? Ġnsanla bilgisayar arasındaki iletiģim aracı Programlama dili, programcı ile bilgisayar arasındaki iletiģimi sağlayan bir araç olup programların yazılımında kullanılan bir notasyondur (simgeler ve özel komutlar, komut parçacıkları). 7

8 Program dönüģümü DüĢük seviyeli diller (assembly : MOV AL, 61h) Orta seviyeli diller (PIC programlama: SUBWF f,d [d = f W]) Yüksek seviyeli diller (C/C++, Pascal, QBasic : printf(), writeln(), PRINT) 8

9 ĠĢlemler Matematiksel (aritmetik) iģlemler (toplama, çıkarma, çarpma, bölme, üs alma) KarĢılaĢtırma (karar) iģlemleri (eģit, eģit değil, büyük, küçük, büyü eģit, küçük eģit) Mantıksal (lojik) iģlemler (ve, veya, değil) 9

10 Bilgisayarda problem çözme aģamaları: Problemin tanımı Çözüm yolunun tespiti Algoritmanın hazırlanması AkıĢ diyagramının çizilmesi Programın hazırlanması Hazırlanan programın test edilmesi Uygulama 10

11 ALGORİTMA

12 Algoritma 19. yüzyılda Persli matematikçi Al- Khowarizmi (Al-Harezmi) tarafından bulunmuģ ve onun adında türetilmiģtir.

13 Algoritma Problem çözmek için geliģtirilen Adım adım çözüm yöntemidir. Verilen bir problemi çözmek için tasarlanan talimatlar bütünüdür. Bir sorunun çözümü için sunulan mantıksal ve sembolik anlatımdır.

14 Algoritma çalıģmasında iki önemli görev vardır: 1. Belirli bir problemi çözmek için bir algoritma tasarlamak 2. Verilen bir algoritmayı analiz etmek Bu iki görev birbiriyle iliģkilidir. Algoritmanın analizi yeni algoritmaların tasarlanmasını sağlar.

15 Program geliģtirme yöntemi Bilgisayar programcılarının program geliģtirme yöntemi aģağıdaki adımlardan oluģur: Problem Analiz Tasarım Uygulama Sınama Bakım

16 Problem Bu ilk adımda programcı, problemi anlamaya çalıģır. Problemin ne olduğunu, çözümde nelerin gerekli olduğunu, lazım olan ön bilgileri belirler. Problemi anlamanın çözümün yarısı olduğu unutulmamalıdır!

17 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 iliģki belirlenir. Belirlenen iliģki formüller ile açıklanabilir. Problem adımı baģarılı bir Ģekilde gerçekleģmeden analiz adımına geçilmemelidir. Problem çözümünde ilk iki adım çok önemlidir. Çözüm için bir fikir bulunamamıģsa problem tekrar gözden geçirilmelidir.

18 ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. PROBLEM: Bu problemde üçgen alanını bulmak için gerekli olan formülün bulunması zorunludur. Formül olduğunu düģünmek çözüm yöntemi hakkında bir fikir oluģtuğu anlamına gelir.

19 ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. ANALĠZ Girdiler: Taban ve Yükseklik Çıktılar: Alan

20 ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. Verilen değerler ile çıktı arasındaki formüle edilmiģ iliģkiyi belirlemek gerekir. Gerekli olan girdileri ve birbirleri arasındaki iliģkileri belirleyerek bir problemi modelleme iģlemine soyutlama (abstraction) adı verilir. Alan=(Taban X Yukseklik)/2

21 Tasarım Problemin çözümü için gerekli olan çözüm aģamalarını mantıksal sıra içerisinde yazılması aģamasıdır. Yapılan iģleme algoritma adı verilir. Ġyi bir algoritmanın iki Ģartı vardır. Bütün adımlar mantıksal bir düzen ve sıra içerisinde verilmeli Verilen adımların tamamı çalıģtırılabilir olmalıdır.

22 Tasarım Algoritma tasarlanırken bütün problem parçaları aynı anda çözülmeye çalıģılmaz. 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 (top-down design) veya böl ve yönet (divide&conquer) adı verilir. Algoritma bütün tanımlamaları içerecek Ģekilde adım adım yazılır. Ġlk adım "BAġLA", son adımda her zaman "DUR" olur.

23 Tasarım Algoritma tasarımının önemli bir parçası da algoritmanın doğru çalıģıp çalıģmadığının adım adım izlenerek kontrol edilmesidir. Bu kontrol etme esnasında erkenden fark edilen hatalar programcıya hem zaman kazandıracak, hem de boģ yere enerji harcamasına engel olacaktır.

24 AĢağıda örnek bir algoritma çalıģması verilmiģtir. Örnek: Problem tahtaya adını yazma" iģidir. Algoritma aģağıdaki gibi yazılabilir.

25 Tahtaya adını yazma 1. BAġLA 2. Yerinden kalk 3. Yönün tahtaya doğru mu? Hayırsa Tahtaya Dön Evetse adım 4 e git 4. Tahtaya doğru yürü 5. Tahtaya geldin mi? Hayırsa adım 4 e Evetse adım 6'ya git 6. Kalemi al 7. Adını yaz 8. DUR

26 Tahtaya adını yazma Burada emirler, belli sorgulamalar yapılarak ve mantıksal bir sıra içinde verilmiģtir. Yerinden kalk emri verilmeden ondan yürümesi istenemez. Kalemi almadan adını yaz emrinin verilmesi doğru olmaz. Sorgulamalarla da iģlemi yapıp yapmadığı kontrol edilmiģtir.

27 Tahtaya adını yazma Bu örnek, sadece adımların tutarlılığını ve mantıksal sırasını göstermek içindi. Yoksa bilgisayar bu tür iģleri yerine getiremez. Esasında kullanıcılar bilgisayarlara belli girdiler verir. Onlarda programcının verdiği adımlara göre bu girdiler üzerinde matematiksel ve mantıksal iģlemler yaparak bir çıktı üretirler.

28 Örnek: Üçgenin Alanı Yukarıdaki verilen üçgen alanını hesaplama iģlemi için gerekli olan algoritma, sözde kod (pseudocode) kullanarak aģağıdaki gibi oluģturulabilir. 1. BAġLA 2. Taban değerini al 3. Yükseklik değerini al 4. Taban ile yüksekliği çarp sonucu ikiye böl 5. Sonucu yaz 6. DUR

29 Üçgenin Alanı Önceki algoritma kendi içerisinde tutarlı ve mantıksal sıra ile yazılmıģtır. Değerler verilmeden alan hesabı iģlemini yaptırmak doğru olmazdı. Fakat algoritmalarda daha öncede belirtildiği gibi kısa ve basit kelimelerle emirler verilecektir. Böylece uygulama yapılacak program kodlarına adapte olmak kolaylaģacaktır.

30 Üçgenin Alanı 1. BAġLA 2. OKU taban 3. OKU yükseklik 4. alan= (Taban X Yükseklik)/2 5. YAZ alan 6. DUR

31 Üçgenin Alanı Uzun cümleler yazmak yerine kısa basit kelimelerle ve formülize edilmiģ iģlemlerle çözüm sağlanmıģ oldu. Her algoritma BAġLA emri ile baģlar ve DUR emriyle de biter. DıĢarıdan verilmesi gereken bilgiler için OKU, sonuçları göstermek içinde YAZ emri kullanılabilir.

32 Örnek: Ġki sayıyı toplamak için gerekli programa ait algoritmanın oluģturulması.

33 Algoritma: 1. BaĢla 2. Birinci sayıyı gir 3. Ġkinci sayıyı gir 4. Ġki sayının toplamını yap 5. Toplamın değerini yaz 6. Bitir 1. BaĢla 2. X değerini gir 3. Y değerini gir 4. toplam = X+Y 5. toplam ı yaz 6. Bitir

34 Örnek : BeĢ sayının toplamını ve ortalamasını veren programa ait algoritmanın oluģturulması Toplam adı için Toplam Ortalama adı için Ort Girilen sayılar için X Arttırma için Sayac kullanılırsa

35 Algoritma: 1. BaĢla 2. Toplam = 0, Sayac = 0 3. X i gir 4. Toplam= Toplam+X 5. Sayac = Sayac Eğer Sayac <5 ise 3 e git 7. Ort= Toplam/5 8. Toplam ve Ort değerlerini yaz 9. Bitir

36 AkıĢ ġemaları

37 AkıĢ ġemaları Bir süreci belirleme veya bir projenin adımlarını planlama için görsel bir sunum oluģturur. Proje ve süreç ile ilgili kiģilere ortak bir dil veya bir referans noktası sağlar. Algoritmadaki ifadeler Ģekillerin içerisine yazılır. BAġLA ve DUR Ģekilleri hariç her bir Ģeklin anlamı belli olduğundan içlerine tekrar anlamla aynı olacak kelime ve ifadeler yazılmaz.

38 AkıĢ ġeması ġekilleri Başlama ve bitiş işlemleri Atama ve hesaplama işlemleri giriş okutma işlemleri görüntüleme yazdırma işlemleri

39 AkıĢ ġeması ġekilleri Karar ve kontrol işlemleri {eğer (koşul bildirimi veya karar)} Bağlantı işlemleri Akış yönünü belirten işlemler

40 Örnek Ekrana "Merhaba" yazdıran program 1-BaĢla 2-Merhaba yaz 3-Dur BAŞLA Merhaba DUR Program-1

41 ÖRNEK: Taban ve yükseklik değerleri verilen üçgenin alanını hesaplayınız. ALGORĠTMA 1. BAŞLA 2. OKU taban 3. OKU yukseklik 4. alan= (Taban X Yukseklik)/2 AKIġ ġemasi BAġLA Taban Yükseklik alan = (taban X yukseklik)/2 5. YAZ alan 6. DUR alan DUR

42 Uyarılar... AkıĢ Ģemalarında tek bir baģlangıç simgesi olmalıdır BitiĢ simgesi birden çok olabilir. Karar simgesinin haricindeki simgelere her zaman tek giriģ ve tek çıkıģ yolu bulunur. Bağlaç simgesi sayfanın dolmasından ötürü parçalanan akıģ Ģemasının öğelerini birleģtirmede kullanılır. Simgeler birbirleri ile tek yönlü okla bağlanırlar. Okların yönü algoritmanın mantıksal iģlem akıģını tanımlar.

43 Uygulama Algoritması oluģturulan programın herhangi bir dilin (Basic, C, Fortran ) kurallarına uyarak ve komutlarını kullanarak yazılma aģamasıdır. Sözde kod (Pseudocode), kullanılan programlama diline dönüģtürülür.

44 Sınama Program yazıldıktan sonra, uygun aģamalardan geçirilip, verilen girdilere göre uygun çıktıları üretip üretmediği kontrol edilir. Bu aģamada program girdi olarak verilebilecek tüm değerlere göre; özellikle de uç değerlere göre sınanır. Örneğin girdi olarak bir tamsayı girilmesi gereken programda, girilen sayının negatif olması halinde yapılacak iģlemler tanımlanmamıģ olabilir. Bu gibi durumlar bu aģamada gözden geçirilmelidir.

45 Bakım Sınama aģamasından sonra ortaya çıkan aksaklıklar varsa bunlar giderilir.

46 ÖRNEK : ÇalıĢtığı gün sayısı ve yevmiyesi girilen iģçinin maaģını hesaplayan algoritmayı ve akıģ diyagramını yapınız.

47 PROBLEM Bu program çalıģtığı gün sayısı ve günlük yevmiyesi verilen iģçinin maaģını bulacaktır. MaaĢ hesaplanırken iģçinin çalıģtığı gün sayısı ile günlük yevmiyesi çarpılarak maaģ hesaplanabilir.

48 ANALĠZ Girdiler: Gün Yevmiye Çıktılar: MaaĢ ĠliĢki Maas=Gun X Yevmiye

49 TASARIM ALGORĠTMA 1. BAġLA 2. OKU gun, yevmiye 3. maas=gun x yevmiye 4. YAZ maas 5. DUR AKIġ ġemasi BAġLA Gun, yevmiye maas = gun X yevmiye maas DUR

50 Örnek: Klavyeden girilen 3 sayının aritmetik ortalamasını bulan programın algoritma ve akıģ Ģemasını yazın. Algoritma; 1. Oku S1,S2 ve S3 2. Toplam=S1+S2+S3 3. Ort =Toplam/3 4. Yaz Ortalama= ;Ort 5. Dur Yerine Ort = (S1+S2+S3)/3 yazılabilir. 10,15,8 değerleri için bellekteki durum ve ekran çıktısı: S1 S2 S3 Toplam Ort BAġLA S1,S2,S3 Toplam =S1+S2+S3 Ort = Toplam/3 Ort Ekran Çıktısı Ortalama=11 DUR

51 Örnek:Ekrana 5 defa Pamukkale yazdıran programın algoritma ve akıģ Ģemasını yazın? BAġLA Algoritma; 1. Basla 2. sayac=0 3. YAZ Pamukkale, sayac 4. sayac=sayac+1 5. Eğer sayac<5 GĠT 3 6. DUR Sayac=0 Pamukkale sayac=sayac+1 sayac<5 mi? E H DUR

52 Örnek: Klavyeden girilen 2 sayıyı karģılaģtırıp sonucu ekrana yazdıran algoritma ve akıģ Ģemasını yazın? Algoritma; 1. BAġLA 2. OKU sayi1,sayi2 3. EĞER sayi1>sayi2 ĠSE YAZ Sayi1 sayi2 den büyüktür 4. Değilse EĞER sayi2>sayi1 ĠSE YAZ Sayi2 sayi1 den büyüktür 5. DEĞĠL ĠSE YAZ Sayi1 sayi2 ye eģittir 6. BĠTĠR

53 Örnek: Klavyeden girilen 2 sayıyı karģılaģtırıp sonucu ekrana yazdıran algoritma ve akıģ Ģemasını yazın? Başla Sayi1, Sayi2 Sayi1> Sayi2 E Sayi1> Sayi2 mi? H Sayi2> Sayi1 E Sayi2> Sayi1 mi? H Sayi2= Sayi1 Bitir

54 Algoritmada kullanılan terimler Tanımlayıcı (programdaki değiģkenleri, sabitleri, kayıt alanlarını, özel bilgi tiplerinin adlandırılması veya belirlenmesi) DeğiĢken (x, ad, tel_no, sayi1 vs. ) Aktarma (değiģken = ifade) Sayaç (sayac = sayac + 1, x = x+3, s=s-5)

55 Algoritmada kullanılan terimler Döngü Döngü değiģkeninin baģlangıç ve bitiģ değeri, Artma ya da azalma miktarı belirlenir. ArdıĢık toplama ve çarpma top_degis= top_degis+sayi carp_degis= carp_degis*sayi

56 Örnek: Bir öğrencinin numarası, adı ve soyadı, vize notu ve final notu girilmektedir. Verilere göre vize notunun %30'ü ile final notunun %70'i alınarak ortalaması hesaplanmak isteniyor. Algoritmayı maddeler halinde yazınız.

57 Çözüm:

58 Örnek: Klavyeden girilen herhangi bir N sayısının faktöriyelini bulan programın algoritmasını ve çalıģmasını inceleyelim..

59 Çözüm:

60 Ev Ödevi 1: arasındaki i. Tüm sayıların toplamını ii. Çift sayıların toplamını iii. Tek sayıların toplamını bulan programın algoritmasını maddeler halinde yazınız.

61 Programlama Dili Elemanları DeğiĢkenler Noktalama iģaretleri Sabitler Operatörler

62 Programlama Dili Elemanları DeğiĢkenler; bellekte belli bir yer iģgal eden ve içerisinde bir değeri tutan bellek alanlarıdır. DeğiĢken Özellikleri Ġsim Tür Değer

63 DeğiĢken Ġsimleri Ġlk karakter harf olmalıdır. Ġlk karakterden sonra alt çizgi yada sayı kullanılabilir. DeğiĢken isimlerinde Türkçe harfler bulunmamalıdır. DeğiĢken isimlerinde boģluk bulunmamalıdır. C dili büyük-küçük harf duyarlı bir dildir. Özel karakterler kullanılmamalıdır. BoĢluk, Virgül! Ünlem. Nokta ; Noktalı virgül : Ġki nokta Tırnak Çift tırnak Duvar ( Sol parantez ) Sağ parantez [ Sol köģeli parantez ] Sağ köģeli parantez { Sol küme } Sağ küme / Bölme (slaģ) \ Ters bölme ~ Tilde + Artı - Eksi = EĢit < Küçük > Büyük # Diyez * Yıldız & Ve ^ Üst ok (karet)

64 DeğiĢken Ġsimleri Programın kullandığı isimler kullanılmamalıdır. asm auto break char const continue double else enum float for goto int interrupt long register return short static struct switch unsigned void while _cs _bp _sı _es _ax _bh

65 DeğiĢken Ġsimleri Değişken İsmi ogrenci_yasi Short 06_yili_ucreti Ayse?veli short ogrenci yasi Meriç Program yazılırken yapılan tanımlamalar için isimler kullanılır. Örnek: maas=gunxyevmiye ifadesinde maas, gun ve yevmiye birer değiģken ismidir. Açıklama Değişken ismi sayı ile başlamaz Değişken ismi özel karakter içermez Değişken ismi özel amaçlı bir sözcük olamaz Değişken ismi boşluk içermez Değişken ismi Türkçe karakter içermez

66 Veri Tipleri Tip Açıklama Boyut (Bit) int tamsayı Aralık float reel sayı E E 38 Yaklaşık 6 basamak duyarlı double Çift duyarlıklı reel sayı E E308 Yaklaşık 12 basamak duyarlı short int Kısa tamsayı char karakter unsigned int İşaretsiz tamsayı NOT:1) 8 Bit=1 Byte 2) Sayıların ondalık kısımları nokta ile ayrılır. 3) 3.4e-38=3.4x10-38

67 AÇIKLAMA SATIRLARI Kodlarla ilgili açıklamalar yazmak için açıklamanın baģına // Örnek: tek satır için // bu bir C++ programidir. BaĢına /* sonuna da */ Örnek: /* bu bir C++ programidir*/ yazmak gereklidir.

68 Kaynakça: N. Ercil Çağıltay ve ark., C DERSĠ PROGRAMLAMAYA GĠRĠġ, Ada Matbaacılık, ANKARA; Doç. Dr. Soner ÇELĠKKOL, Programlamaya GiriĢ ve Algoritmalar, Murathan Yayınevi, TRABZON; 2009 Bu notlar hazırlanırken Filiz KÖSE, Yalçın ÇEBĠ ve Özlem AKTAġ ın internette paylaģıma açtığı notlardan faydalanılmıģtır. Algoritma ve Programlamaya GiriĢ, EBUBEKĠR YAġAR, Murathan Yayınevi