Programmeerimine (0)

SISUKORD

SISUKORD 1
SISSEJUHATUS 2
1. Tarkvara arendusmeetodid ja tehnikad 3
2. Andmestruktuurid ja algoritmid 4
2.1 ALGORITMI MÕISTE, STRUKTUUR JA ESITAMINE 4
2.2 Erinevad andmestruktuurid ja nende omadused 5
Programmeerimiskeelte tüübid 8
3.1 PROGRAMMEERIMISE AJALUGU 8
3.2 PROGRAMMEERIMISKEELTE PÕHITÜÜBID 9
3.3 PROGRAMMEERIMSKEELE SEMANTIKA JA SÜNTAKS 11

SISSEJUHATUS

Programmeerimine on lihtsalt arvutiga teostatavad spetsiifilised (erilised) tegevused. Näiteks, kui Te sisestate taskukalkulaatoril kaks korda seitse , annate te kalkulaatorile komplekti juhiseid. Te nagu ütleks: "Korruta arv kaks arvuga seitse, ja teata mulle mis vastuse sa saad."
Pole palju juhtimiskorraldusi, mida kalkulaator oskaks täita, kalkulaator tunneb ainult mõningaid juhised, milliseid kasutaja võib anda. ARVUTI, teiselt poolt on võimeline tegema palju rohkem ja seetõttu võime anda arvutile palju keerulisemaid juhised. Ei saa vestelda arvutiga otse inglise keeles (arvuti on loodud inglise keelt rääkival maal), nii peab kasutama suhtlemiseks erikeelt. Need keeled koosnevad segase koodi kogudest kuni inglise keele alamhulkadeni, millistest arvuti peaks aru saama (tõlgendama).

1. Tarkvara arendusmeetodid ja tehnikad

1.1 TARKVARA - Arvutile antavad käsud. Mingi tegumi sooritamiseks vajalikku käsujada nimetatakse programmiks. Tarkvara jaguneb kahte suurde kategaooriasse - süsteemitarkvaraks ja rakendustarkvaraks. Süsteemitarkvara koosneb juhtprogrammidest nagu operatsioonisüsteem ja andmebaasihaldurid (DBMS), rakendustarkvara hulka kuuluvad kõik programmid , mis töötlevad kasutaja poolt ette nähtud andmeid ( tekstitöötlus , tabelarvutus, raamatupidamine jne).
1.2 TARKVARATEHNIKA - Tarkvara projekteerimist, teostust, testimist ja dokumenteerimist hõlmav tehnikaharu.
1.3 TARKVARATEHNIKA RAAMISTIK - Raamistiku moodustavad (vt pikemalt jutust):
● Eesmärgid – milline peab tarkvara olema – Laitmatus; kasutatavus ; majanduslik tasuvus .
● Protsess – sammud, mida tegemisel läbida – Nõuded (requirements); kavandamine (design); teostamine (implementation); valideerimine (validation); tugi (support).
● Põhimõtted – millega arvestatakse – Süsteemi kavandamine; tarkvara kavandamine; protsessi tugi; protsessi juhtimine.

2. Andmestruktuurid ja algoritmid

2.1 ALGORITMI MÕISTE, STRUKTUUR JA ESITAMINE

Algoritm on täpne (üheselt mõistetav) juhis antud ülesande lahendamiseks. Algoritm koosneb lõplikust arvust sammudest, millest igaüks on täidetav lõpliku aja jooksul lõplikke ressursse kasutades. Algoritmi rakendatakse teatavale lähteandmete komplektile ( sisend ) ning ta annab teatava resultaadi (väljund). Kui algoritm lõpetab töö (peatub) mistahes sisendi korral, siis nim. seda kõikjal määratud algoritmiks, vastasel juhul osaliseks algoritmiks. Kui algoritmi mistahes sammu täitmise järel on üheselt määratud, milline on järgmine samm, siis nim. algoritmi determineeritud algoritmiks. Algoritmi iseloomustamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid:
 Määratletus (sammud on lõplikud ja üheselt määratud).
 Kirjelduse lõplikkus (algoritm on kirjeldatav lõpliku arvu sammudega).
 Universaalsus (lahendab probleemide klassi: sisend -> väljund ).
 Keerukus (efektiivsus, kas lõpetamise aeg ja/või mälumaht on praktilised).
Algoritmi formaalsed ( matemaatilised ) esitused (samaväärsed):
 Turingi masin, 1936-37
 lambda-arvutus (Church), 1941
 Posti süsteemid, 1943
 Markovi algoritmid, 1951
 Chomsky 0-tüüpi grammatikad , 1959
 programmeerimiskeeled, Sammet, 1969

2.2 Erinevad andmestruktuurid ja nende omadused

Abstraktne andmestruktuu- on abstraktne andmetüüp koos keerukushinnanguga
vajalik algoritmide loomisel ja keerukuse hindamisel.
Massiiv - Massiivi kui andmestruktuuri iseloomustavad järgmised omadused:
 Massiivi suurus on tavaliselt fikseeritud. Keeltes, kus massiivi suurust pärast massiivi loomist üldse muuta saab, on see üsna ajamahukas operatsioon (oluliselt ei peta ettekujutus, et selleks tehakse uus massiiv, kopeeritakse vana massiivi kõik elemendid uude ümber ja kustutatakse vana massiiv mälust ära). Paljudes keeltes pole massiivi suuruse muutmine pärast selle loomist enam võimalik. Kui on siiski vaja massiivi omadustega andmestruktuuri, mille elementide arv pole kohe teada, on üks võimalus luua maksimaalse vaja minna võiva suurusega massiiv ja pidada eraldi muutuja abil arvet selle üle, kui suur osa massiivist tegelikult kasutusel on.
 Massiivi elemendi leidmine tema indeksi järgi on kiire operatsioon ja selleks tehtava töö maht ei sõltu massiivi suurusest. Selle operatsiooni ajakulu sõltub tavaliselt massiivi mõõtmete arvust, aga on igal juhul tühine võrreldes kõigi keerulisemate struktuuridega.
 Massiivi elemendi väärtuse väljavahetamine (massiivi elemendile uue väärtuse omistamine) on tavaline omistamistehe ja selleks tehtava töö maht (kui element on indeksi järgi juba leitud) ei sõltu massiivi suurusest ega selle mõõtmete arvust.
Lihtahel (ingl singly linked list) koosneb elementidest, millest igaühes on lisaks rakenduse seisukohalt vajalikele andmetele ka järgmise elemendi aadress. Nii on ahela töötlemisel võimalik liikuda esimeselt elemendilt teisele, teiselt kolmandale ja nii edasi kuni ahela lõpuni. Ahela viimases elemendis on tühiviit, mis annabki märku ahela lõpust . Tavaliselt kasutatakse ahela hoidmiseks viita selle esimesele elemendile. Rohkem pole vaja, sest esimeselt elemendilt saame liikuda kõigi teisteni. Ahelat kui andmestruktuuri iseloomustavad järgmised omadused:
 Ahela pikkus ei ole fikseeritud. See võimaldab ahela abil realiseerida muutuva suurusega andmestruktuure ka keeltes, kus massiivi pikkus tuleb määrata juba programmi kirjutamise ajal.
 Ahela elemendi leidmine tema indeksi järgi on üsna kulukas . Üldjuhul tuleb selleks alustada ahela algusest ja liikuda vastav arv kordi ühelt elemendilt teisele. Seega on i. elemendi leidmise ajakulu Q(i).
 Ahela elemendi väärtuse väljavahetamine (ahela elemendi andmeväljale uue väärtuse omistamine) on tavaline omistamistehe ja selleks tehtava töö maht (kui element on juba leitud) ei sõltu ei ahela pikkusest ega elemendi positsioonist ahelas.
 Uue elemendi lisamine ahelasse on üldiselt efektiivne operatsioon. Kui meil on olemas lisamispositsioonile eelneva elemendi aadress, kulub lisamiseks ainult kaks viitmuutuja omistamist.

Programmeerimiskeelte tüübid

3.1 PROGRAMMEERIMISE AJALUGU

1945 avaldas John von Neumann kaks olulist ideed, mis aitasid kaasa programmeerimiskeelte tekkele:
 arvuti riistvara peab olema lihtne; tarkvara peab juhtima riistvara tööd, võimaldades arvutit kiiremini programmeerida
 conditional control transfer pani aluse alamprogrammidele – koodilõikudele, millele programm saab mistahes sammul juhtimise üle anda, ning programmiteekidele; programmi hargnemise võimaldamiseks peab programmitekst sisaldama tingimuslauseid (näiteks tingimussiirdelauseid või korduslauseid).
1949 loodi programmeerimiskeel Short Code , mille kasutamiseks tuli programmeerijal endal esitada programmitekst nullide ja ühtede jadana. Seda nimetatakse masinakoodiks ehk masinakeeleks. 1957 kirjutati esimene kompilaator , mis muutis programmeerimise palju lihtsamaks, sest programmeerija ei pidanud programmi enam ise masinakeelde transleerima. 1957 ilmus ka esimene laiemat kasutust leidnud programmeerimiskeel FORTRAN ( FORmula TRANslating system). See keel oli lihtne ja tänapäeva standardite järgi piiratud: sisaldas ainult IF-, DO- ja GOTO-lauset, kuigi seegi oli väga suur samm edasi. FORTRANist said alguse ka praegu kasutatavad andmetüübid: täis-, naturaal- ja ujukomaarvud. FORTRAN oli küll hea numbritega töötamiseks, aga mitte andmete sisestamiseks ja väljastamiseks, mida oli vaja äritarkvara loomiseks. Sellepärast hakati arendama COBOLit. See keel oli mõeldud ärimeestele, keele ehitus pidas silmas lihtsust ja arusaadavust , sisaldades ainult andmetüüpe numbrite ja teksti jaoks. Lisaks oli võimalus rühmitada muutujaid jadadesse (array) ja kirjetesse ( record ). 1958 loodi Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis keel LISP (LISt Processing). See oli mõeldud tehisintellekti uurimiseks ja arendamiseks .

3.2 PROGRAMMEERIMISKEELTE PÕHITÜÜBID

Peamised põhitüübid on: protseduurilised, funktsionaalsed ja objektorienteeritud programmeerimiskeeled.
Protseduurilistes programmeerimiskeeltes kirjeldatakse programmeerimiskeeltes tegevused ja nende täitmise kord ja jagatakse need tegevused gruppidesse (alamprogrammideks). Protseduuridest kujunevad omamoodi koodi struktuurid, mida on võimalik korduvalt kasutada.
Funktsionaalsetes programmeerimiskeeltes kirjeldatakse kogu lahendus funktsioonide abil.
Objektorienteeritud programmeerimiskeeltes teostatakse lahendus klassides (class) kirjeldatud funktsioonide ja andmestruktuuride abil. Igast klassist on võimalik moodustada objekte, millel on mingi hulk omadusi ja/või meetodeid .
Omadused on väärtused, mida objekt suudab hoida ja mis võivad mõjutada objekti käitumist. Näiteks klassi „konsooliaken” põhjal saab moodustada objekti „konsool1” mis kasutajale paistab lihtsalt ühe konsooliaknana. Sellel objektil on mitmeid omadusi (nähtav, mittenähtav, laius, kõrgus, teksti värv konsooliaknas, taustavärv jne), neid omadusi muutes muutub konkreetsel juhul objekti välimus.
Sama näite puhul on sellel objektil ka mitmeid meetodeid, nii saab vastava meetodi poole pöördudes kirjutada konsooliaknasse mingi teksti, lugeda muutujasse kasutaja poolt sisestatud teksti jne.
Teiseks näiteks võib tuua tekstimuutuja, luues tekstimuutuja klassi baasil objekti „MingiTekst”, loome ühe tekstimuutuja, mille peamine omadus on hoitav tekstiline väärtus, kuid tegelikult on omadusi sellisel objektil rohkem (näiteks hoitava testilise väärtuse pikkus). Ning samuti on tekstimuutjas ilmselt kirjeldatud mingi hulk meetodeid (muuda hoitav väärtus väiketähtedeks, suurtähtedeks, eemalda teatud sümbolid jne).
Selliselt klasse kirjeldades ning objektidega manipuleerides on võimalik koostada väga keerulisi programme ja täita mitmesuguseid tegevusi.

3.3 PROGRAMMEERIMSKEELE SEMANTIKA JA SÜNTAKS

Süntax - süntaks on reeglite hulk, mille abil määratakse grammatiliselt õiged keele vormid.
Süntaktiliselt õigel lausel on kaks tähendust:
• mida pidas silmas lause autor (semantika)
• kuidas sai aru lause vastuvõtja ( pragmaatika ).
Semantika - lõplik hulk reegeleid, mis peab ära kirjeldama lõpmatu hulga
erinevate programmide tähenduse.
Kompileerimine - Kõrgkeelse programmi transleerimine vahe- või masinakeelde.
Interpreteerimine - lähtekoodi tõlkimine ja täitmine korraga.
Page 11