Programmeerimine [Referaat] (0)

PÄRNUMAA KUTSEHARIDUSKESKUS 
AA-09 
 
 
 
 
 
Ermo Mägi 
 
PROGRAMMEERIMINE 
Referaat 
 
 
 
 
Juhendaja : Kristi Lorents 
 
 
 
 
Pärnu 2010 
SISUKORD 
1.   Tarkvara arendusmeetodid ja  tehnikad  
 
 
 
 
3 
1.1.  Tarkvara 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
1.2.   Tarkvaratehnika    
 
 
 
 
 
 
3 
1.3.  Tarkvaratehnika  raamistik  
 
 
 
 
 
3 
 
2.  Andmebaaside struktuur ja algotrim   
 
 
 
 
4 
2.1.   Algoritmi  mõiste, struktuur ja esitamine 
 
 
 
4 
2.2.  Erinevad  andmestruktuurid  ja nende omadused   
 
5 
 
3.  Programmkeelte põhitüübid   
 
 
 
 
 
7 
3.1.   Programmeerimise  ajalugu 
 
 
 
 
 
7 
3.2.  Programmeerimiskeelte põhitüübid   
 
 
 
8 
3.3.  Programmeerimiskeele  semantika  ja süntaks 
 
 
9 
 
 
 
Page 2 
 
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. 
 
 
 
Page 3 
 
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 
 
 
 
 
 
Page 4 
 
 
2.2 ERNINEVAD 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. 
           
 
 
 
Page 5 
 
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. 
 
 
 
Page 6 
 
Prgogrameerimiskeelte tu u bid 
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.  
 
 
 
Page 7 
 
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. 
 
 
 
Page 8 
 
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 9