Programowanie Proceduralne

W semestrze zimowym 2022/23 wykład odbywa się we wtorki w godz. 8-10 w sali 20.
Uwaga: w październiku wykład przeniesiony jest do sali 25

Wykład

Wykład w całości - plik będzie aktualizowany na bieżąco w trakcie postępów wykładu

Wstęp
- Trochę historii komputerów i programowania.
- Podstawowe pojęcia,
- Języki programowania - historia, klasyfikacja.
- Środowiska programistyczne.
- Pliki źródłowe: hello.c
Algorytmy - podstawy
- Algorytmy i ich cechy.
- Zadanie algorytmiczne, specyfikacja.
- Formy zapisu algorytmów - np. schematy blokowe.
- Przykłady algorytmów: alg. Euclidesa
- Pliki źródłowe:
- Przykładowe zadania
Podstawy języka C
- Struktura kodu.
- Zmienne - deklaracja i inicjalizacja.
- Najważniejsze operatory: arytmetyczne, relacji i logiczne
- Funkcje: printf(), scanf().
- Instrukcje sterujące: if, else, while
- Przykłady programów: pole koła, silnia
- Komentarze w C
- Standardy C (ANSI C vs. C99)
- Graficzna postać kodu: wcięcia
- Pliki źródłowe:
  - hello.c
  - kolo.c
  - silnia.c
- Przykładowe zadania
Instrukcje sterujące
- Powtórzenie: if, while
- Pętla sterowana z dołu: do while
- Pętla for vs. while
- Instrukcja switch
- Instrukcja goto i zasady programowania strukturalnego
- continue i break
- Przykłady programów: pierwiastek kwadratowy (alg. Herona)
- Pliki źródłowe:
  - heron.c
  - break.c
  - czy-pierwsza.c, czy-pierwsza2.c, czy-pierwsza3.c
  - continue.c
  - switch.c
  - prime.c
  - goto.c, goto2.c
- Przykładowe zadania
Funkcje, czyli programowanie proceduralne
- Anatomia funkcji.
- Deklaracje i definicje funkcji.
- Parametry formalne i aktualne.
- Zmienne na stosie.
- Zmienne globalne i lokalne.
- Funkcje i procedury.
- Biblioteki standardowe.
- Biblioteka math.h
- Rekurencja(rekurencja(rekurencja)) vs. iteracja
- Przykłady algorytmów: alg. Euklidesa (NWD), wyznaczanie liczb pierwszych, wzór Herona (pole trójkąta), wyznaczanie silni, elementy ciągu Fibonacciego
- Pliki źródłowe:
  - euclid3.c - największy wspólny dzialnik
  - pierwsza.c, pierwsza2.c - sprawdzanie czy liczba jest pierwsza
  - heron2.c - pole trójkąta o bokach a, b, c
  - globalne.c - demonstracja różnic pomiędzy zm. globalnymi i lokalnymi
  - silnia2.c - wyznaczanie silni za pomocą f. rekurencyjnej
  - fib1.c, fib2.c - wyznaczanie elementów ciągu Fibonacciego
- Przykładowe zadania
Tablice i struktury, czyli złożone typy danych
- Tablice - deklaracja, inicjowanie, indeksowanie, operator [].
- Tablice jako argumenty funkcji.
- Typowe przykłady użycia tablic: wczytywanie wartości, kopiowanie
- Struktury - deklaracja, operator dostępu ., inicjowanie struktur
- Typ struct jako argument funkcji
- Struktura jako wartość zwracana z funkcji
- Przykłady algorytmów:
  - przeszukiwanie liniowe
  - przeszukiwanie liniowe z wartownikiem
  - wyznaczanie środka masy układu punktów materialnych
- Pliki źródłowe:
  - przeszukiwanie.c - przeszukiwanie liniowe
  - przeszukiwanie2.c - przeszukiwanie liniowe z wartownikiem
  - wyznaczanie środka masy układu punktów:
    - sm1.c - punkt materialny reprezentowany jako tablica float punkt[4]
    - sm2.c - punkt materialny reprezentowany przez strukturę struct punkt
    - sm3.c - punkt materialny reprezentowany przez strukturę zawierającą tablicę struct punkt
    - sm4.c - układ punktów reprezentowany przez tablicę struktur float punkt[]
    - sm6.c - układ punktów reprezentowany przez strukturę z tablicą punktów struct chmura
- Przykładowe zadania
Wskaźniki, czyli adresy
- Adresy, wskaźniki, zmienne wskaźnikowe, typ wskaźnikowy.
- Deklaracje zmiennych wskaźnikowych.
- Operator referencji & i dereferencji *
- Wskaźniki jako argumenty funkcji.
- Wskaźniki jako wartość zwracana z funkcji.
- Co wspólnego mają wskaźniki i tablice?
- Przykłady algorytmów:
  - jednoczesne znajdowanie elementu największego i najmniejszego w ciągu
  - wyznaczanie najczęściej występującego elementu w ciągu
- Pliki źródłowe:
  - wyznaczanie największej i najmniejszej liczby całkowitej:
    - minmax1.c
    - minmax2.c - dziel i zwyciężaj
  - wyznaczanie dominanty w ciągu liczb całkowitych
    - dominanta1.c - wersja naiwna
    - dominanta2.c - wersja szybsza
- Przykładowe zadania
Reprezentacja symboli w komputerze: bity, bajty, liczby
- Bit, bajt i kody bitowe
- Pozycyjne systemy liczbowe
- Reprezentacja liczby całkowitej i rzeczywistej w komputerze
- Limity typów liczbowych.
- Niedokładności przy obliczeniach zmiennopozycyjnych
- Przykłady algorytmów:
  - zapis liczby w innym systemie pozycyjnym
- Pliki źródłowe:
  - dec2all.c zamiana do innego systemu liczbowego
- Przykładowe zadania
Reprezentacja symboli w komputerze: znaki, łańcuchy znakowe
- Reprezentacja znaków, kod ASCII
- Łańcuchy znakowe
- Formatowanie za pomocą printf() i scanf()
- Przykłady algorytmów:
  - wyszukiwanie wzorca
- Pliki źródłowe:
  - strindex.c wyszukiwanie wzorca metodą naiwną i Boera-Moore'a
- Przykładowe zadania
Operatory: powtórzenie i uzupełnienie.
- Operatory bitowe, przesunięcie bitowe
- Operator rzutowania
- Operator warunkowy ?:
- Wszystkie operatory i ich priorytety
- Przykład: szyfrowanie XOR, maski bitowe
- Pliki źródłowe:
  - szyfr-xor.c szyfrowanie tekstu za pomocą operacji XOR
- Przykładowe zadania
Złożone typy danych: powtórzenie i uzupełnienie
- Typ wyliczeniowy enum
- Struktury, unie, pola bitowe
- Instrukcja typedef i jej użycie w deklaracji struktur
- Pliki źródłowe:
  - enum1.c, enum2.c - demonstracja użycia typu wyliczeniowego
  - typedef1.c, struct2.c - demonstracja użycia instrukcji typedef
    * union1.c, union2.c - demonstracja użycia unii
  - bitfield.c - demonstracja użycia pól bitowych
- Przykładowe zadania
Pliki i strumienie
- Plik i format pliku
- Systemy plików
- Strumienie
- Podstawowe operacje na strumieniach w C
- Pliki źródłowe:
  - zapis.c przykładowy zapis do pliku
  - odczyt.c przykładowy odczyt z pliku
- Przykładowe zadania
Podsumowanie: elementy inżynierii oprogramowania
- Co było a czego nie było na wykładzie?
- Wstęp do inżynierii oprogramowania.
- Kilka dobrych rad
- O stylu i standardach kodowania
- Obsługa błędów w C

Zaliczenie wykładu

Warunkami uzyskania zaliczenia z wykładu są:

pozytywna ocena z laboratorium
zaliczenie testu z wynikiem > 50%

Test

<fs large> Zagadnienia do testu </fs>

Literatura

Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Język ANSI C
Programowanie w C (WikiBook) (PDF)
Maciej M. Sysło, „Algorytmy”, WSiP, Warszawa, 2002.
David Griffiths, Dawn Griffiths, „Rusz głową! C”, Helion, Gliwice, 2013.
(prawie) wszystkie książki na temat języka C
WWW

Kilka przydatnych odnośników

Ściąga dotycząca programowania w C w Visual Studio
C reference
Programming C (wikibook) (wersja polska)
Alfabetyczny spis funkcji biblioteki standardowej ANSI C (tzw. libc) w wersji C89
ANSI C for Programmers on UNIX Systems
The International Obfuscated C Code Contest
https://www.learn-c.org/ interactive C tutorial.
sphere online judge Become a true programming master

Zintegrowane środowiska programistyczne (IDE)

Visual Studio (Windows) wystarczy darmowe Visual Studio Community 2019 z kompilatorem Visual C++
Visua Studio Code (Windows/Linux/Mac OS) + wtyczka Microsoft C/C++ extension + kompilator (np. gcc, MinGW). Zobacz C/C++ for Visual Studio Code
Code::Blocks (GNU Linux, MS Windows, Mac OS X)
Bloodshed Software - Dev-C++ (MS Windows) Nie rozwijany od 2005 !!
Rozwijana nieoficjalna wersja DevC++ Orvel DevC++
Eclipse z wtyczką CDT (GNU Linux, MS Windows)
NetBeans IDE C and C++ Development
Kdevelop KDE Development Environment (GNU Linux)
Anjuta DevStudio IDE for C and C++, written for GTK/GNOME (GNU Linux)
CodeLitle - A Free, open source, cross platform C,C++,PHP and Node.js IDE
21 Best C IDE (Editor) for Windows & Mac in 2022

Spis treści