PROGRAM AKIŞ DİYAGRAMLARI

Transkript

1 1 PROGRAM - ALGORİTMA AKIŞ ŞEMASI PROGRAM AKIŞ DİYAGRAMLARI Dr. Mehmet AKSARAYLI Program : Belirli bir problemi çözmek için bir bilgisayar dili kullanılarak yazılmış deyimler dizisi. bir sorunun çözümü için izlenecek yolun tanımıdır Akış şeması belirli bir işin yapılabilmesi için, basit işlemlerle şema halinde gösterilmesidir. Kısaca algoritmanın şemalarla gösterilmesidir. geliştirildikten sonra, daha iyi anlaşılabilir olması ve programlama dillerine aktarımı daha kolay olması nedeniyle, akış şeması haline getirilir. Böylece sorunun çözüm basamakları, birbirleri ile ilişkileri ve bilgi akışı daha kolay görülebilir ve yanlışlıklar düzeltilebilir. 2 2 Bilgisayar ortamında bir problem çözülürken aşağıdaki adımlar izlenir: Soru Tanımlama Geliştirme: Algoritma bir sorunun çözümü için izlenecek yolun tanımıdır. Kısaca algoritma mevcut bilgilerden istenilenlere erişme yöntemidir Girdi ve Çıktı Biçimi Belirleme: Sonuçların dış ortama, dolayısıyla insana aktarımı düzgün bir biçimde yapılmalıdır Akış Şemasını Çizme Kodlama: Akış şemaları çizildikten sonra, sorunu yapısına uygun bir programlama dili seçilir. Programı Sınama Bir çözüm yönteminin algoritma olabilmesi için gerekli koşullar Bir çözüm yönteminin algoritma olabilmesi için gerekli koşullar şöyle özetlenebilir: Sıralı olma: Çözüm yöntemi kesin ve yeterli yalınlıkta ardı ardına mantıksal ve matematiksel işlem sırası ile tanımlanmış işlem cümleler ile oluşturulu İşlem sırası ancak koşulu belirlendiği hallerde değişebilir. Belirli olma: Her işlem cümlesi kesin, açık, eksisiz başka bir değişle, önceden tanımlanandan başka bir anlama gelmeyecek ve işleyici işlemlerine yatkın yapıda tanımlanmalıdır. Sonlu olma: Yerine getirilecek işlem ve işlem sayısı ve işleme süresi sonlu olmalıdır. Diğer bir deyişle belirli bir başlangıç noktasından başlayıp, belirli bir koşulla son bulmalıdır. Geçerli olma: İşlemler yeterli, sonuca uygun ve işleyici için geçerli olmalıdır. İşlem dizi beklenen sonucu en kısa yoldan ulaşmalı, el ile ya da mantıksal olarak ya da kağıt kalemle doğruluğu izlenebilir olmalıdır. Girdi/Çıktı tanımlı olma: Üzerinde işlem uygulanacak veriler özellikleri ile ve N girdi sayısı ise, algoritma n>= 0 sayıda girdi tanımlamalıdır. İşlem sonucunda ulaşılacak çıktılar özellikleri ile ve M çıktı sayısı ise algoritma m>=1 sayıda çıktı tanımlamalıdır. Genel olma: Çözüm yönteminin kapsamına giren her koşul ve girdi ile doğru sonuç diğer bir deyişle genel çözümü kapsamalıdır ALGORİTMA VE AKIŞ ŞEMASI: TEMEL KAVRAMLAR Örnek bir Algoritma da kullanılan bazı tanım ve kurallar vardır. Şimdi bu tanım ve kuralları inceleyelim Değişken Kavramı: Farklı zamanlarda farklı değerler alabilen bilgi sahalarına verilen sembolik adlardır. Bilgisayar işlem yaparken RAM belleği(geçici bellek) kullanır. İşte program yazılırken programcının Ram belleği kullanmasını sağlayan değişkenlerdir. Değişkenler Ram bellekte tahsis edilmiş odacıklar olarak düşünülebilir. Yani bir değişken tanımlandığında ram bellekte bir odacık (bir bölüm) açılır ve bu bölüme değişken ismiyle ulaşılır. Program içinde kullanılacak olan değişkenler problemin tanımı ve girdi-çıktı belirleme aşamalarında belirlenmelidir. İki sayıyı toplamak için gerekli programa ait algoritmanın oluşturulması. Algoritma: A1 :Birinci sayıyı gir A2 :İkinci sayıyı gir A3 :İki sayının toplamını yap A4 :Toplamın değerini yaz A5 :Bitir

2 7 ALGORİTMA VE AKIŞ ŞEMASI: TEMEL KAVRAMLAR 1.2. Aktarma Deyimi: Aktarma deyimi yada operatörü değişkenlere değer aktarmak için kullanılır. A=5 yada A=A+1 şeklindeki bir yazılımda = sembolü aktarma deyimi adını alır. Aktarma deyiminin sağ tarafındaki değer yada matematiksel ifadenin sonucu, sol tarafındaki değişkene aktarılır. Aktarma yapılırken değişkenin aldığı bir önceki değer kaybolur. Bu işlem matematiksel mantıkla karıştırılmamalıdır. Matematikte A=A+1 yanlış olduğu halde, bilgisayar mantığında doğrudur. 7 Örnek : Beş sayının toplamını ve ortalamasını veren programa ait algoritmanın oluşturulması Toplam adı için T Ortalama adı için Ort Girilen sayılar için X Arttırma için Sayac kullanılırsa Algoritma: A1 :T = 0, Sayac = 0 A2 :X i gir A3 :T= T+X A4 : Sayac = Sayac +1 A5 :Eğer Sayac <5 ise A2 ye git A6 :Ort= T/5 A7 :T ve Ort değerlerini yaz A8 :Bitir 8 8 Örnek : Verilen bir sayının faktöriyelini hesaplayan programın algoritmasının oluşturulması Sayının faktöriyeli :F Faktöriyel degişkeni :X Faktöriyeli hesaplanacak sayı :Y Algoritma: A1 :F=1, X= 0 A2 :Y i gir A3 :X= X+1 A4 :F= F*X A5:X<Y ise 3. adıma geri dön A6 :F değerini yaz A7 :Bitir Akış Şemaları Geliştirilecek olan yazılımın genel yapısının şematik gösterimine akış diyagramı veya blok diyagramı adı verilir. Akış diyagramları, yazılımı oluşturacak program parçalarını ve bu parçaların birbirleri ile olan ilişkilerini belirler. Bir bilgisayar programının oluşturulmasında akış diyagramlarının hazırlanması, algoritma oluşturma aşamasından sonra gelmektedir. Bilgisayar programının oluşturulması sırasında algoritma aşaması atlanarak, doğrudan akış diyagramlarının hazırlanmasına başlanabilir. Programlama tekniğinde önemli ölçüde yol almış kişiler bu aşamayı da atlayarak direkt olarak programın yazımına geçebilirler. Akış diyagramlarının algoritmadan farkı, adımların simgeler şeklinde kutular içinde yazılmış olması ve adımlar arasındaki ilişkilerin (iş akışı) oklar ile gösterilmesidir ALGORİTMA ve AKIŞ DİAGRAMI Bir problemle karşılaştığımız zaman çözüm aşamalarını belirledikten sonra, program kod satırlarını yazmaya başlamalıyız.bir problemi çözmek için adım adım yapılan işlemlere algoritma denir. Örneğin yaşadığınız bir gün içerisinde, eve dönüşe kadar yaptıklarınızın algoritmasını yazmak isterseniz. 1. Uyanma. 2. Temizlik ve giyinme. 3. Kahvaltı. 4. Saat 08:00 ise okula git, değilse bekle. 5. Ulaşım ve okula varış. 6. Saat 08:55 ise sınıfa git, değilse notlarını kontrol et. 7. Ders. 8. Saat 12:30 ise öğle yemeğine git, değilse derslerini gözden geçir. 9. Diğer dersler ve okuldaki faaliyetler. 10. Eve varış. Yukarıdaki örnek bir ders için verilmiştir, ayrıntılara girilebilir. Bu işlemler çeşitli şemalar ile gösterilebilir. Bu gösterim ise akış diagramı ile gösterilir. Akış diagramında kullanılan şekiller ise, Simge Simgenin Adı ve Anlamı Elips Akış diyagramının başlangıç ve bitiş yerlerini gösterir. Başlangıç simgesinden çıkış oku vardır. Bitiş simgesinde giriş oku vardır. Paralel Kenar: Programa veri girişi ve programdan elde edilen sonuçların çıkış işlemlerini gösterir. Dikdörtgen Aritmetik işlemler ve değişik atama işlemlerinin temsil edilmesi için kullanılır. Eşkenar Dörtgen Bir karar verme işlemini temsil eder. Altıgen Program içinde belirli blokların ard arda tekrar edileceğini gösterir. Oklar Diyagramın akış yönünü,yani her hangi bir adımdaki işlem tamamlandıktan sonra hangi adıma gidileceğini gösterir. Programa ait sonuçların ekrana yazdırılması

3 13 14 Yukarıdaki örneği bu akış diagramları ile yazalım, Akış Şemaları (Karar Verme Yapıları) Akış Şemaları (Tekrarlı Yapı) DOĞRU c<2 İŞLEM if Koşul then Komut/Komutlar; else kullanılırsa, if Koşul then Komut/Komutlar else Komut/Komutlar; Koşul doğru ise then komutundan sonraki Komut veya Komutlar yürütülür, aksi takdirde else komutundan sonraki Komut veya Komutlar yürütülür

4 19 Program Karmaşıklığı Akış Diyagramına Dönüştürme Program Karmaşıklığı Akış Diyagramına Dönüştürme (2) Bir ya da birden fazla ardışık işlem While Döngüsü Repeat Döngüsü If-Then işlemi If-Then-Else işlemi Case işlemi 20 İki sayının toplamını ve ortalamasını yapan bilgisayar programının akış diyagramını çiziniz. 1 den 100 e kadar olan sayıların toplamlarını ve ortalamalarını veren programın akış diyagramını çiziniz. 2 Ortalama, Toplam Ortalama, Toplam A²+Bx+C=0 şeklinde verilen 2. derece denklemin köklerini bulan programın akış diyagramını Örnek 12: p sayısının formülü X1,X2 Kökler Sanal olduğuna göre serinin paydasındaki ifade 100 oluncaya kadar pi sayısını hesaplayan bilgisayar programının akış diyagramını çiziniz

5 25 10 tane N sayısının faktöriyelini hesaplayan programın akış diyagramını çiziniz. Pi Faktör ÖRNEK:İki sayının toplamlarının karesini ve küpününü hesaplayıp yazan akış şeması şöyledir. Degişkenler BIRSA:Birinci sayıyı, IKISA:İkinci sayıyı, TO:Toplamı, TOKA:Toplamın karesini, TO3:Toplamın küpünü gösterir. Adım 2-BIRSA.ve IKISA'yı oku Adım 3-TO=BIRSA+IKISA TOKA=TO^2 TO^3 Adım 4-TOKA,TO3'ü yaz Adım 5-DUR ÖRNEK :A ve B gibi iki sayıdan büyüğünü printerle yazdıran algoritma ve akış şeması şöyledir. Adım 2-A,B'yi oku Adım 3-A=B ise Adım 7'ye git Adım 4-A>B ise Adım 6'ya git Adım 5-B'yi yaz Adım 8'e git Adım 6-A'yı yaz Adım 8'e git Adım 7-"A veb eşit"mesajını yaz Adım 8-DUR ÖRNEK :100 kişilik bir sınıfta arası her ysş grubunda kaç öğrencinin bulunduğunu belirleyip yazan programın akış çizelgesi şöyledir. Değişkenler OSA:Öğrenci sayısını, I18:18 yaşında olan öğrencilerin sayısını I19:19 yaşında olan öğrencilerin sayısını I20:20 yaşında olan öğrencilerin sayısını I21:21 yaşında olan öğrencilerin sayısını I22:22 yaşında olan öğrencilerin sayısını IYOS:İşlem yapılan öğrenci sayıaını göstersin. Adım 2-I18=0 I19=0 I20=0 I21=0 I22=0 IYOS=0 Adım 3-OSA oku Adım 4-OSA=18 ise I18'i arttır, Adım 9'a git Adım 5-OSA=19 ise I19'u arttır, Adım 9'a git Adım 6-OSA=20 ise I20'yi arttır,adım 9'a git Adım 7-OSA=21 ise I21'i arttır,adım 9'a git Adım 8-OSA=22 ise I22'Yİ arttır,adım 9'a git Adım 9-IYOS<100 ise Adım 3'e git Adım 10-I18,I19,I20,I21,I22,yaz Adım 11-DUR 29 ÖRNEK :Bir okulda bulunan 10 sınıftaki 30'ar öğrencinin her birinin 12 şer dersten aldıkları notların ortalamasını bulan ve öğrenci ismi ile not ortalamasını yazan programın,algoritması ve akış şeması şöyledir: Değişkenler ISS:Sınıf sayacı, IOS:Öğrenci sayacı, DN:Ders notu, DNS:Ders notu sayacı, DNT:Ders notlarının toplamı, DNO:Ders notlarının ortalaması, OGAD:Öğrencinin adı Adım 2-SS=0 Adım 3-IOS=0 Adım 4-DNS=DNT=0 Adım 5-OGAD oku Adım 6-DN oku Adım 7-DNS=DNS+1(ders notu sayacı 1 artır. Adım 8-DNT=DNT+DN(notları topla) Adım 9-Eğer DNS<12 ise adım 6'ya git Adım 10-DNO=DNT/12(ortalamayı hesapla) Adım 11-OGAD,DNO yaz Adım 12-IOS=IOS+1(öğrenci sayacını bir artır) Adım 13-Eğer IOS<30 ise adım 4'e git Adım 14-ISS=ISS+1(sınıf sayacını bir artır) Adım 15-Eğer ISS<10 ise adım 3'e git. 30 Adım 16-Dur

6 31 PROGRAMIN ÇALIŞMASI source --- compiler -----> object -----> link kaynak derleyeci amaç bağlama kaynak kod : C dili ile yazılmış olan program. derleyeci : Kaynak kodu makina koduna çevirir amaç kodu : Kaynak kodun makina dilindeki karşılığı bağlama : Birden fazla amaç kodu dosyasının tek dosyada birleştirilmesi İkinci örneğimizde klavyeden girilen 3 sayının toplamını ve ortalamasını bulan programın algoritmasını ve akış çizelgesini yazarsak, Başla. Toplam ve artım değişkelerinin değerlerini sıfırla. Sayı gir. Girilen sayıyı toplama ilave et. Artım değişkeninin değerini 1 artır. Kontrol; sayaç değeri 5 mi? Değilse satır 2 ye git. Ortalamatı hesapla. Toplam ve ortalamayı bas. Dur Klavyeden girilen 10 sayı içersinden en büyüğünü ve girilen negatif sayıların sayısını bulan programın akış diagramı, Problemler 1. Kenarları klavyeden girilen 20 dikdörtgenin alan ve çevresini bulan programın akış diagramını çiziniz. 2. Klavyeden girilen pozitif sayıların ortalamasını bulan programın akış diagramını çiziniz. Sonucu -1 girildiğinde verecek. 3. y nin değerini bulan akış diagramını çiziniz. 4. Klavyeden girilen sayının faktöryelini bulan programın akış diagramını çiziniz Semboller OPERATÖRLER Aritmetik Operatörler: Aritmetik işlemleri yapabiliriz. Harfler :İngiliz alfabesinin harfleri, A-Z ve küçük harfler. Sayılar: 0-9 Hexaesimal(Onaltılık) sayılar: A-F, a-f, 0-9 Özel karakterler(tek olarak kullanılanlar): + :aritmetik ve string toplama. -*/ :aritmetik işlemler. = < > :karşılaştırma. : :geğişken tanımlanırken ve case of da kullanılır. ; :komut satırı :adres belirtmede kullanılır. ( ) :aritmetik işlemlerde öncelik için, procedure ve function ların parametrelerini yazmak için kullanılır. {}(* *) :açıklama yazmak için kullanılır. # :bu sembol ile yazılan kon numaraları ile karakter veya tuş belirtilebilir. [ ] :indis.. :program sonu ve real sayılarda kullanılır., :birden fazla aynı tipte tanımlama yapılırken aralara konulur. := :değişkende değer atamak için kullanılır. { $ } :compiler bildirilerinin belirtilmesi için. Operatör + - * / div mod İşlem Toplama Çıkarma Çarpma Bölme Tamsayı bölme Kalan Tipi Integer Sonuç tipi Integer Integer 35 36

7 37 Karşılaştırma Operatörleri: Karşılaştırma işlemlerinde kullanılır, sonuç boolean dır. = :eşit < :küçük > :büyük <> :farklı <= :küçük eşit >= :büyük eşit Pascal da formül yazımı Formül yazımında ilk olarak aritmetik operatörlerin işlem önceliğine dikkat etmemiz gerekir. İşlem öncelik sıralaması parantez üs alma çarpma, bölme toplama, çıkarma Örneğin, denkleminin kod satırı y:=(a+b)/c şeklindedir. İşlem önceliğinden dolayı parantez kullamamız mecburidir. Bu denklemi y:=a+b/c şeklinde koda dönüştürseydik karşılığı bizim denklemimizden farklı aşağıdaki denklem olacaktı. Örnekler; y:=2*x/3 y:=(a+b)/(c+d) y:=a+b/c+d