BİLGİSAYAR TEMELLERİ VE PROGRAMLAMAYA GİRİŞ

BİLGİSAYAR TEMELLERİ VE PROGRAMLAMAYA GİRİŞ Yrd.Doç.Dr. Emel ARSLAN earslan@istanbul.edu.tr

Program Nedir? Program, hesaplamayı gerçekleştirmek için gereken birbirini izleyen yönergelerden (komutlardan) oluşan yapıdır. Hesaplama matematiksel olabilir (bir eşitlikler sisteminin çözülmesi veya bir polinomun kökünü bulmak) Sembolik bir hesaplama olabilir (bir belge içinde metin arama ve değiştirme veya program derleme) Temel yönergeler şunlardır: girdi: Klavyeden, dosyadan veya başka bir aygıttan veriyi alma. çıktı: Ekranda veriyi görüntüleme veya veriyi bir dosya ya da başka bir aygıta gönderme. matematik: Toplama, çarpma gibi bazı temel matematiksel işlemleri gerçekleştirme. koşullu yürütme: Belirli durumlar için sınama yapma ve uygun cümle sırasını çalıştırma. tekrarlama: Bazı eylemleri genellikle ufak tefek bazı değişikliklerle tekrar tekrar yürütme. Şu ana kadar kullandığımız her program, ne kadar karmaşık olursa olsun, yukarıdakilere benzeyen komutlarla yapılmıştır

Programlama Dilleri Çözülecek problemin niteliğine göre seçilir Programlama dillerinin hepsi simgeseldir, bilgisayarın anlayacağı işlemleri insanların da anlayabileceği simgelerle ifade ederler Simgeler (kodlar) derleyici yardımıyla bilgisayarın anlayabileceği bir biçime (makine kodu, dili) çevrilirler Simgesel kodlar kaynak kod, makine diline çevrilmiş kod nesne kodu olarak adlandırılır Programlama dilleri şu şekilde sınıflandırılmaktadır: Makine dilleri: Doğrudan makine kodlarından oluşur Assembly dilleri: Anımsatıcı simgelerin kullanıldığı dillerdir Yüksek düzey diller: Komutlar yapılacak işlemin yapılacağı İngilizce karşılığını anımsatıcı kodlardır Dördüncü kuşak diller: Daha esnek, coğu kodu otomatik oluşturan dillerdir, az kod ile çok iş

Programlama Kavramları Değişkenler: Değeri program çalışırken değişen büyüklükler Sabitler: Değeri program çalışması boyunca sabit kalan büyüklükler Atama işlemleri: Bir değişkene farklı değerleri temsil edebilmesi için farklı değerler yerleştirilmesi/atanması Veri türleri: Verinin içerdiği bilgiyi belirlemek için kullanılan türlerdir (tamsayılar, gerçel sayılar, kayan noktalı sayılar, mantıksal değerler, diziler/katarlar) Veri yapıları: Veriyi problemin yapısına göre düzenlemede kullanılan ve üzerinde işlemler yapılabilen yapılardır (diziler, listeler, yığıtlar, kuyruklar, ağaçlar)

Programlama Kavramları Kontrol yapıları: Program içerisinde yerine getirilen işlemlere ilişkin kendi aralarında nasıl birleştirileceğini belirleyen yapılardır Sıra: Birbiri ardına sıralanan bir dizi işlemdir Seçim: Belirli bir koşulun sağlanıp sağlanmaması durumuna göre iki sıradan/işlemden birinin seçilmesidir Tekrar: Belirli işlemleri belirli bir koşul sağlandığında art arda tekrarlama işlemidir Yordam ve fonksiyonlar: Bir uygulamanın aşamalarını farklı programlara ve alt yapılara ayırmada kullanılan düzenleme yapılarıdır. Bir program sadece ana programdan oluşabileceği gibi ana program, yordamlar (alt rogramlar) ve fonksiyonlardan oluşabilir. Ana programdan yordam/fonksiyonlara aktarılan verilere parametre adını veriyoruz.

C Programlama Dili Genel amaçlı, orta düzeyde, yapısal bir programlama dilidir 1972 yılında Dennis Ritchie tarafından Bell Telefon Labaraturvarında tasarlanmıştır. Bir çok alanda kullanılmaktadır Özellikle C dili ile geliştirilen UNIX işletim sistemiyle yaygınlığı artmıştır Günümüzdeki bazı diller C programlama dilinden esinlenmiştir (C++, Java, JavaScript, PHP, C#) Taşınabilir bir dildir, ANSI standartına uygun kodlandığı zaman ANSI destekleyen derleyicilerde derlenir, ANSI destekleyen işletim sistemlerinde çalışır

C Neden Tercih edilir? Güçlü ve esnek bir dildir. C ile işletim sistemi veya derleyici yazabilir, kelime işlemciler oluşturabilir veya grafik çizebilirsiniz. İyi bir yazılım geliştirme ortamına sahiptir. Özel komut ve veri tipi tanımlamasına izin verir. Taşınabilir bir dildir. Gelişimini tamamlamış ve standardı oluşmuş bir dildir. Yapısal bir dildir. C kodları fonksiyon olarak adlandıralan alt programlardan oluşmuştur. C++, Java, JavaScript, JavaApplet, PHP, C#,... gibi diller C dilinden esinlenmiştir.

Programlama Yapısı C programları bir veya daha fazla fonksiyondan oluşur (çalışabilmesi için mutlaka main() fonksiyonu barındırmalıdır) Her fonksiyon bir veya daha fazla deyim içerir Fonksiyonlar programın başka bir yerinden çağrılabilir Fonksiyonlar C bloklarından oluşur Her bir deyim program çalıştırıldığında belirli bir eylemi yerine getirir. Deyimler işlemleri yerine getiren komutlardır. Tüm C deyimleri ; (noktalı virgül) işareti ile sonlandırır

Programlama Yapısı Örnek : basit.c

Programlama Yapısı Bir C programı iki temel bölümden oluşur; Önişlemci Direktifleri (Preprocessor Directives) Ana Fonksiyon (main function)

Önişlemci Direktifleri Önişlemci direktifleri # işareti ile başlar ve program derlenmeden önce C önişlemcisi tarafından işletilir. Her bir önişlemci direktifinin farklı bir görevi vardır. #include ve #define en çok kullanılan direktiflerdir. #include: Bir kaynak dosyasını programa eklemek için kullanılır, özellikle kütüphaneleri ve içerdikleri fonksiyonları kullanabilmek için kullanılır. C programına başlık dosyaları dahil edilir (.h uzantılı). Örnek : #include <stdio.h> #define: Sembolik sabitlerin tanımlanması için kullanılır. Örnek: #define SON 50 Bazı C derleyicileri bütün anahtar kelimeler ve komutları küçük harfle kabul ederken #DEFINE önişlemcisi hariç).

Önişlemci Direktifleri Örneğin tasarladığımız programda ekrana çıktı yazdırmak istiyoruz. Bunun için C dilinin standart bir fonksiyonu olan printf fonksiyonunu kullanmamız gerekir. Printf( Örnek Çıktı ); Ancak printf fonksiyonunun çalışabilmesi için <stdio.h> isimli dosyaya ihtiyacımız olacaktır. Bu dosyayı programa dahil etmek için program kodunun en üstüne #include<stdio.h> komut satırı yazılır. C dilinde.h uzantılı dosyalara başlık dosyası (HeaderFile) adı verilir. stdio.h başlık dosyası standart giriş çıkış işlemleri için gerekli kodları içerir.

Main Fonksiyonu Hemen hemen bütün C programları birden fazla fonksiyondan oluşur. main() bütün C programlarında bulunması gereken programın ana fonksiyonu yani gövdesidir. Program yürütülmeye başladığında ilk çağırılan fonksiyon main() fonksiyonudur. Programda çalıştırılacak ifadeler (kod satırları) { - } küme parantezleri içinde yazılırlar. Her parantez çiftinin oluşturduğu yapılara kod blokları denir. Bir kod bloğunda program içerisinde kullanılacak değişkenler ve gerçekleştirilecek işlemleri yerine getirecek komutlar bulunur.

Basit bir C programı

Bir başka örnek program Örneğin printf() fonksiyonu hazır bir kütüphane fonksiyonudur. Ekranda yazdırmak için kullanılır.

Açıklama Satırları Programımıza kodla ilgili, programla ilgili yorumlarımızı, açıklamalarımızı açıklama satırlarıyla ekleriz C programlama dilinde iki şekilde açıklamalar eklenebilir: // işaretleriyle, işaretten sonra (//bu bir yorumdur) /* */ işaretlerinin arasında satırlara da yayılabilen blok şeklinde (/* bu// işaretleriyle, işaretten sonra (//bu bir yorumdur) /* */ işaretlerinin arasında satırlara da yayılabilen blok şeklinde (/* bu bir yorumdur */) bir yorumdur */) Derleyici bu satırları dikkate almaz.

İşleçler (Operator) İşleç (operatör), matematiksel, mantıksal ve atama işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılan simgelerdir. Bu işleçler ile işleme giren değerlere işlenen (operand) adı verilir. Operatörler birden fazla operand alabilirler. Tek operand alanlara unary operatörler denilir.

İşleçler (Operator) C dilinde kullanılan operatörler dört grupta incelenir. Aritmetik işleçler (toplama +, çıkarma -, çarpma *, bölme /, kalan %, arttırma ++, azaltma --) Mantıksal işleçler (ve &&, veya, değil!) Karşılaştırma işleçleri (eşit ==, eşit değil!=, büyük >, küçük <, büyük veya eşit >=, küçük veya eşit <=) Basit atama işleci (=)

İşleçler (Operator) İşleçlerin bir işlem önceliği vardır. Program geliştirirken bu işlem önceliğini bilmek önemlidir. Parantezlerle bu önceliği ayarlamak da mümkündür. Yanlış yapmamak için, umulmadık buglarla karşılaşmamak için her zaman parantez kullanımı önemlidir. Öncelik sırası aşağıda incelenebilir :

Matematiksel Operatörler

Matematiksel Operatörler Unary operatörlerin ifadenin sağında yada solunda olması durumunda oluşan anlam farklılığına bir örnek; a=4, b=5 olsun.

Karşılaştırma Operatörler Matematikteki ifade C dilindeki ifade İşlem > > Büyük < < Küçük <= Küçük veya eşit >= Büyük veya eşit = == Eşit (karşılaştırma)!= Eşit değil ^ && Ve (And) V Veya (Or)! Değil (not-invert)

Mantıksal Operatörler Ve (&&) A B işlem sonuç Hayır Hayır A && B Hayır Hayır Evet A && B Hayır Evet Hayır A && B Hayır Evet Evet A && B Evet Veya ( ) A B işlem sonuç Hayır Hayır A B Hayır Hayır Evet A B Evet Evet Hayır A B Evet Evet Evet A B Evet

Atama Operatörler Operatör İşlem = Atama += Toplayarak atama -= Eksilterek atama *= Çarparak atama /= Bölerek atama %= Mod alarak atama

Değişken Program içinde kullanılan değerlere bellek üzerinde açılan alanlardır. Değişkenler bir değişken ismi ve değişkende tutulacak olan veri türüyle tanımlanır. Tanımlarken veri_türü değişken_ismi; şeklinde tanımlanır.

Değişken tanımlamaları (Definition) Programda kullanılacak bütün değişkenlerin kullanılmadan önce C derleyicisine bildirilmesi gerekir. Değişkenleri derleyiciye bildirme işine değişken tanımlama (variable definition) denir. Değişken tanımlamak, değişken için bir isim seçmek ve içerisinde ne tür bir veri saklanacağını söylemekle yapılır. Her değişkenin ismi, veri türü ve değeri vardır. Değişken ismi değişken saklayacak bellek hücresine verilecek isim. Veri türü saklanan bilginin türü (ondalık sayı, tam sayı..). Değeri ise değişken içinde saklanan bilginin kendisidir.

Değişken isimlendirme Programda kullanılacak değişken isimleri programcı tarafından tanımlanır. Değişkenlere isim verirken aşağıdaki kurallara uyulmalıdır. C dilinin kendine özgü anahtar sözcükleri, komut veya fonksiyon adları değişken ismi olarak kullanılamaz. Değişken isimleri içerisinde, a-z ve A-Z arası İngilizce harfleri, 0-9 arası rakamlar ve özel karakter olarak sadece alt çizgi (_) karakteri kullanılabilir. Özel karakterler (+,-,! vs.) ve Türkçe karakterler kullanılmaz. Maaş, öğrenci, sınıf -> bunlar değişken adı olarak kullanılamaz. Değişken ismi rakam ile başlayamaz. 1. vize (yanlış), 1vize (yanlış), vize1 (doğru)

C dilinin anahtar sözcükleri C dilinde 32 adet anahtar sözcük vardır:

Değişken türleri Farklı amaçlara göre farklı değişken türleri vardır: Yerel değişkenler: bildirildiği blokta/fonksiyonda geçerli değişkenlerdir. Genel değişkenler: program içindeki tüm fonksiyonlar/bloklarda geçerli olan değişkenlerdir. Daha önce #define ile sembolik sabit tanımlamıştık, sabit değişken tanımlaması ise farklı şekilde yapılmaktadır: veri_türü const değişken_adı = değeri; Örnek: int const sayi=100;

Veri türleri C programlama dilinde var olan temel veri türleri şunlardır: char: karakter veriler char tipindeki her bir değer tek tırnak arasına yazılmalıdır ( A, z, 2, *, :, ). char tipinde tanımlanan bir değişkenin tuttuğu değer karakterin ASCII tablosundaki sayısal karşılığıdır. int: tamsayı veriler float: tek duyarlıklı kayan noktalı sayılar double: çift duyarlıklı kayan noktalı sayılar void: değer içermeyen veriler Örnek: int sayi; Bir başlangıç değeri vereceksek atama işleci kullanılır: int sayi=100;

Sayı Sistemleri Günlük yaşantımızda 10 luk sayı sistemi kullanılır. Ancak, bilgisayar sistemleri 2 lik sayı sistemini kullanılırlar. 10 luk sistemde taban 10, ikilik sistemde taban 2 dir. Sayı sistemlerinde sayıyı oluşturan her bir rakam digit olarak adlandırılır. Onluk sayı sistemlerinde her bir rakam decimal digit yada sadece digitken, ikilik sistemde binary digit yada kısaca bit olarak adlandırılır. 123456 6 digitlik onlu sayı 100101 6 bitlik ikili sayı Sayı sembolleri 0.. (Taban 1) arasındadır. Onluk düzende rakamlar 0..9, ikilik düzende rakamlar 0, 1 den oluşur. Sayıların oluşturulması 123456 = 1*10 5 + 2*10 4 + 3*10 3 + 4*10 2 + 5*10 1 + 6*10 0 100101 = 1*2 5 + 0*2 4 + 0*2 3 + 1*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0

Sayı Sistemleri Sekiz bitlik ikili sayılara bir byte lık sayılar denir 10011101 8 bit yada bir byte dır. 16 bit uzunluklu sayılara 1 word luk sayılar sayılar denmesine rağmen, bu kavram bazen işlemcinin veri yolu uzunluğu kadar bit sayısı ile de eşleştirilmektedir. 11001001 11100011 2 byte lık yada 1 wordluk sayı. Ayrıca her 4 bit, bir Nibble olarak adlandırılır.

Veri tipleri, kapladığı alanlar (size) ve değer aralıkları (range)

Değişken tanımlama yerleri, şekilleri ve ilk değer atama Standart C de üç farklı yerde değişken tanımlanabilir. Fonksiyonların üstünde, blokların { } içerisinde ilk sırada ve fonksiyonlarda parametre olarak. İlk değer ataması yapılmayan değişkenlerin değerleri (eğer mainfonksiyonunun üstünde tanımlanmışsa) sayısal olanlar 0 diğerleri boş olarak belirlenir, eğer mainiçinde tanımlanmışsa bellekte ra İlk değer atama

Temel Giriş / Çıkış işlemleri Geliştirilen bir programda kullanıcıdan bilgi (veri) almak ve kullanıcıya bilgi göstermek en temel kullanıcı etkileşim işlemleridir. Standart giriş birimi klavye, çıkış birimi ekrandır. C dilinde bütün giriş-çıkış operasyonları giriş ve çıkış fonksiyonları (input-output functions) ile gerçekleştirilir. C de kullanılan standart giriş-çıkış fonksiyonları, printf() ve scanf() dir. Bu fonksiyonlar C standart giriş çıkış kütüphanesinde stdio.h içerisinde bulunurlar. Giriş-çıkış fonksiyonlarını program içerisinde kullanabilmek için stdio.h başlık dosyasının aşağıdaki kod satırı ile programa dahil edilmesi gerekir. #include<stdio.h>

printf() fonksiyonu Değişkenlerin değerlerini, hesaplanan sonuçları yada mesajlar ekranda göstermek için kullanılır. printf() fonksiyonu, fonksiyon ismi ve parantezler içindeki parametreler olmak üzere iki kısımdan oluşur. printf() fonksiyonu, parametre olarak görüntülenecek bilginin hangi biçimde görüntüleneceğini bildiren çıktı metin formatını ve bu formatın içinde yazdırılacak olan değişkenler listesini alır. Genel kullanım formatı aşağıdaki gibidir. printf(kontrol_karakterleri, argüman_listesi) Örnek : printf( Hesaplanan Yaşınız: %d dir\n, yas); printf(çıktı metin formatı) Örnek: printf( Merhaba Dünya );

printf() fonksiyonu Kontrol karakterleri çıkışı yapılan verinin biçimlendirilmesinde kullanılır. Bu karakterler % işaretiyle başlar. % karakterini gördüğünde bunun sağındaki karakteri yazdırılacak değişkenin format karakteri olarak ele alır. Başlıcaları: Format Karakterleri Anlamı %c Chartipinde değişkenler (karakterler) %s Metin (string) %d Tamsayılar için (onluk sistemde) %i Tamsayılariçin (onluk, sekizlik ve onaltılık sistemde) %lx %ld Uzun tamsayıları onaltılık (hex) sistemde Uzun tamsayılariçin (onluk sistemde) %o Tamsayılariçin (sekizlik sistemde) %x Tamsayılariçin (onaltılık (hex) sistemde) %X Tamsayılariçin (onaltılık (hex) sistemde büyük harfle) %u İşaretsiz tamsayılar için %f Floatdeğişkenler için %e, %E %f Doubledeğişkenleriçin Doubleve floattürleriniüstel gösterimde yazmak için

printf() fonksiyonu printf çıktı formatındaki \ karakterine escape karakteri denir. Bu karakterden sonra gelen karakter ise escape serisini ifade eder. Örneğin \n ifadesi, çıktı ekranında yeni bir satıra geçilmesi gerektiğini ifade eder. Escape serileri Anlamı \n İmleci bir sonraki satırın başına konumlandırır. \t İmleci bir sonraki tab konumuna götürür. \r İmleci satır başına getirir. \b İmleci sola kaydırır. \f Sayfa atlama \v Dikey boşluk \a Bilgisayarın zilini çalar \ Çift tırnak işaretini gösterir \ Tek tırnak işaretini gösterir \\ \ karakterini gösterir

scanf() fonksiyonu Temel giriş işlemi için - klavyeden veri alma - scanf() fonksiyonu kullanılmaktadır. Kullanımı scanf(kontrol_karakterleri, argüman_listesi); şeklindedir. Burada da printf fonksiyonunda kullanılan kontrol karakterleri geçerlidir. Argüman listesi klavyeden girdi alınacak değişkenlerdir. scanf fonksiyonunda dışarıdan değer girilecek bütün değişkenlerin başına & işareti konur. Bu işaret bellek operatörüdür, değişkenlerin tutulduğu bellek hücresinin adresini okur.

printf() kullanım örneği

scanf() kullanım örneği