Programmeerimise mõisted (0)

PROGRAMMEERIMISE MÕISTED

ALGORITM on täpne ja üheseltmõistetav eeskiri mingi ülesande lahendamiseks.
Algoritmi esitusviisid:
Pseudokoodis, kus kasutatakse programmeerimiskeele võtmesõnu, lauseid.
Graafiliselt - blokk- skeemid .
PROGRAMMEERIMISKEEL on tehiskeel algoritmide kirjapanekuks arvutitele "arusaadaval" kujul. Programmeerimiskeeles kirja pandud algoritmi nimetatakse PROGRAMMIKS või, kui veelgi täpsem olla, PROGRAMMI TEKSTIKS.
Programmeerimiskeele süntaks on range eeskiri, mis sätestab väga üksikasjalikult, kuidas tohib programmi kirja panna nii, et see oleks arvuti poolt vastuvõetav. Vastasel juhul on tekstis süntaksivead.
Programmi süntaks võib olla õige, kuid sellegipoolest see programm ei tööta arvutis nii, nagu soovisime. Siis on programmis on semantilised vead ehk sisulised vead.
Kui süntaks määratleb ära sõnade ja sümbolite järjekorra lauses, siis lause semantika on lause mõte, tema tähendus. Vigade otsimine programmist ehk programmi silumine on programmeerijalt suurt vaeva nõudev töö ja seetõttu on soovitav programme kirjutades vigadest hoiduda.
Nagu paljud teised keeled, koosnevad ka programmeerimiskeeled lausetest. Lause on imperatiivsetes keeltes käsk, algoritmi üks samm.
Nagu tavalises keeles on lihtlaused , liitlaused, küsilaused jne, nii on ka programmeerimiskeeles väga mitut liiki lauseid. Kui eesti keeles koosneb lause sõnadest ja kirjavahemärkidest, siis programmeerimiskeele lause koosneb võtmesõnadest, märkidest ja identifikaatoritest, mis on kirja pandud vastavalt keele süntaksile.
VÕTMESÕNA on spetsiaalse tähendusega sõna, mille esinemise järgi jagatakse lauseid erinevatesse liikidesse. Võtmesõnu ei saa ja ei tohi kasutada teises tähenduses. Enamik võtmesõnu pärineb inglise keelest.
Programmeerija saab programmeerimiskeeles lisaks keele enda vahenditele defineerida tegevusi ning andmeobjekte, mis on tegevuste teostamisel abiks.
ANDMEOBJEKTIKS nimetame me sellist objekti, mis on võimeline kandma endas meie poolt kasutatavat informatsiooni.
IDENTIFIKAATOR on keele reeglite järgi kirja pandud sõna, mis võib tähistada mõnda olemasolevat või programmeerija poolt loodud objekti selles keeles. Üldjuhul kasutatakse identifikaatoreid andmeobjektide ja andmetüüpide nimedena.
ANDMETÜÜP määrab andmeobjekti suuruse, omadused ning temaga sooritatavad võimalikud tegevused.
Arvutis on igal tüübil lõplik väärtuste hulk. Programmeerimiskeeltes on algselt defineeritud mingisugune hulk andmetüüpe, mida nimetatakse LIHTTÜÜPIDEKS. Harilikult kuuluvad sinna hulka sellised andmetüübid nagu TÄISARV, REAALARV ja SÜMBOL. Lisaks lihttüüpidele on programmeerimiskeeltes keerulisemaid andmetüüpe, mida nimetatakse STRUKTUURSETEKS TÜÜPIDEKS. Paljudes keeltes on algselt defineeritud selliseks struktuurseks tüübiks sümbolite jada, mida nimetatakse ka STRINGIKS.
Väärtus
Nagu ka eelnevalt sai mainitud , võib iga arvutis olev andmeobjekt sõltuvalt tema tüübist kanda mingisugust informatsiooni. Öeldakse, et andmeobjekt võib omada mingisugust lõplikku hulka VÄÄRTUSI. Sõltuvalt programmeerimiskeelest võib see väärtuste hulk olla erinev.
Konstant
Programmeerimiskeeltes jagatakse andmeobjekte teatud tunnuse järgi kaheks - konstantideks ja muutujateks.
KONSTANT on andmeobjekt, mille väärtust programmi täitmise käigus muuta ei saa.
Muutuja
MUUTUJA on andmeobjekt, mille väärtus võib programmi täitmise käigus muutuda.
AVALDIS on väärtuse leidmise eeskiri, mis moodustatakse operandidest ja operaatoritest ning nende grupeerimiseks kasutatakse sulgusid.
Aritmeetiline avaldis
Aritmeetilises avaldises kasutatakse eeskätt arvutüüpi andmeobjekte ja aritmeetilisi tehtemärke. Ka võib aritmeetilises avaldises kasutada arvutüüpi funktsioone. Kõik eespool toodud näited avaldiste kohta on olnud aritmeetilised avaldised .
Loogiline avaldis
Loogiline avaldis sisaldab ühte või enamat loogilist operaatorit ja võib tihti sisaldada aritmeetilisi avaldisi. Matemaatikast tuntud loogiline avaldis on võrratus, mille puhul on tulemuseks samuti tõeväärtus.
PROGRAMMEERIMISKEELE LAUSED
OMISTAMISEKS nimetatakse väärtuse kirjutamist andmeobjekti poolt hõivatud mälupesadesse ehk andmeobjekti väärtustamist.
Konstandile omistatakse väärtus programmi kirjutamise ajal ja seda väärtust programmi töötamise ajal ainult loetakse. Muutujale omistatakse väärtus üldjuhul programmi töötamise ajal ja seda võib teha mitmeid kordi - tema väärtus programmi töö ajal võib muutuda (sellest nimigi)
TINGIMUSLAUSE on programmi juhtkonstruktsioon, mis võimaldab vastavalt etteantud loogilise avaldise väärtusele suunata programmi täitma kas üht või teist programmiharu.
MÄÄRATUD KORDUS on korduslause, mille korral kirjutatakse programmi konkreetne arv, mitu kordust on vaja teha. Määratud kordusega on harilikult seotud üks muutuja, mida nimetatakse KORDUSE LOENDURIKS.
EELKONTROLLIGA KORDUS on korduslause, mille korral täidetakse etteantud tegevust seni, kui esitatud tingimus on täidetud. Tingimust kontrollitakse ENNE tegevuse täitmist.
JÄRELKONTROLLIGA KORDUS on korduslause, mille korral täidetakse etteantud tegevust vastavalt PÄRAST tegevust esitatud tingimusele.
Protseduur on keele konstruktsioon , mille abil võib sooritada programmi osadeks jaotamist ja korduvalt kasutatava tegevuse defineerimist. Põhimõtteliselt võib protseduur sisaldada mistahes ülesande lahendamiseks vajalikku programmiosa. Protseduuri kasutamine toimub omaette lausega, mis siis nagu laiendaks keele lausete hulka. Funktsioon on mõnevõrra spetsiifilisem alamprogramm. Olles oma struktuurilt sarnane protseduuriga, on tema ülesandeks mingisuguse väärtuse väljaarvutamine.
Globaalse muutuja tegevuspiirkond ulatub alates tema deklareerimise kohast üle kogu ülejäänud programmi. See tähendab, et kõik sellesse piirkonda jäävad alamprogrammid ja põhiprogramm saavad seda muutujat kasutada.
Lokaalse muutuja tegevuspiirkonnaks on see alamprogramm, milles ta on deklareeritud . Seda muutujat saab kasutada ainult selle alamprogrammi sees ning teiste alamprogrammide ja põhiprogrammi jaoks seda muutujat ei eksisteeri.
Programmeerimiskeele translaatoriga käivad harilikult kaasas alamprogrammide teegid, milles sisalduvaid protseduure ja funktsioone nimetatakse standardprotseduurideks ja -funktsioonideks.
Programmide vormistamine.
1. Milleks on vaja programme hästi vormistada ?
Kas Te olete kunagi proovinud lugeda teise inimese poolt kirjutatud programmi või otsinud sellest vigu? Kui ei ole, siis kunagi kindlasti tuleb esimene kord. Ja kui see on Teie enda kolm kuud või enam aega tagasi kirjutatud programm, siis on see peaaegu samaväärne võõra tekstiga , sest pea pole prügikast ja kõik ununeb.
Sellisel juhul sõltub programmist arusaamine otseselt programmi vormistamisest. Hästi vormistatud programm on loetav ja ülevaatlik, halva vormistuse korral kulub programmiga tutvumisele mitu korda rohkem aega ja lugeja peab olema VÄGA kannatlik, et saada aru programmi tööpõhimõttest. Puudulik vormistus muidugi ei tähenda, et programm töötaks halvasti, sest arvuti ei pööra programmi sellele aspektile üldse tähelepanu (kui seda ei nõua keele süntaks).
Toon siinkohal ühe näite spetsiaalselt halvasti vormistatud programmist, mis sellegipoolest on täiesti töökõlblik.
/* P r o g r a m m N10.1 - World.c */
Sub
SisestaKuupaev()
Dim aasta, kuu, paev, vahe
As Integer aasta = InputBox("Sisesta aasta!")
paev = InputBox("Sisesta paev!") kuu = InputBox
("Sisesta kuu!") synna = DateSerial(aasta, kuu,
paev) vahe = Date –
synna MsgBox (vahe)
End Sub
Mida see programm küll teha võiks? ;-)
Korraliku vormistamise eesmärgiks on keele enda vahenditega kirjutada hästi loetav programm. Kui on vaja selgitada kasutatava algoritmi sisulisi nüansse, siis selleks kasutatakse kommentaare. Paljusid lihtsaid algoritme võib protseduuriks või funktsiooniks vormida ilma sõnagi kommentaariks lisamata.
Mis teeb ühe programmi hästi loetavaks ? Selle kohta võib leida mitmeid soovitusi:
1) Kirjutage programm nii lihtsalt ja arusaadavalt kui võimalik, hoiduge kavalatest nippidest. Seda nimetatakse KISS -printsiibiks (inglise keelest ' Keep It Simple , Stupid ').
2) Kasutage iseennast selgitavaid identifikaatoreid.
3) Struktrueerige oma programmi, kasutades tühje ridu, taandeid ja tabulaatoreid.
4) Kasutage mõistlikult kommentaare.
Igal programmeerijal kujuneb aja jooksul välja oma 'käekiri', millest suur osa kajastub programmi vormistamise harjumustes - programmeerija STIILIS. Hea vormistus on hea stiili tunnuseks.
2. Identifikaatorite süstematiseerimine.
Iga identifikaatori kohustuslikuks osaks peaks olema string , mis viitab identifikaatori SISULISELE tähendusele - see on ennastselgitavuse aluseks. Kui meil on vaja valida nimi muutujale, milles hoitakse väärtust pikkuse kohta, siis peaks valima mõne järgmistest nimedest : Pikkus, Length , Pikk, Len, P, L. Esimesed on paremad, viimaseid võib kasutada mõningate mööndustega. Võib kasutada ka võõrkeelseid nimetusi ja nendest tuletatud lühendeid. On hea, kui sisuliselt erinevate muutujate nimed ei ole väga sarnased.
Suurte programmide korral, kus kasutuses on sadu ja tuhandeid identifikaatoreid, tahetakse neid lisaks sisule süstematiseerida ka tegevuspiirkonna ja tüübi järgi.
Näiteks tegevuspiirkonna määratlemiseks kasutatakse eesliiteid 'l', 'g' ja 'a' vastavalt sellele, kas tegemist on lokaalse või globaalse muutujaga või parameetriga:
'lTabel' - lokaalne muutuja;
'gTabel' - globaalne muutuja;
'aTabel' - parameeter .
Defineeritud konstantide eesliitena on kasutatav täht 'k' või 'c':
'cMaxValue' - konstant.
Kui on tahtmine näidata muutuja nimega ka muutuja tüüpi, siis võib kehtestada vastava 'kooditabeli'. Näiteks Microsoft järgib oma toodetes 'Ungari notatsiooni', mille koostas firma programmeerija Charles Simonyi (kes on rahvuselt ungarlane). Mõned näited:
nPikkus : Integer;
sNimi : String;
wMask : Word;
Pole tähtis, kuidas Teie süstematiseerite oma identifikaatoreid, tähtis on vaid see, et kogu programmi ulatuses on tähistus ühesugune.
3. Taanete kasutamine.
Kui vaadelda programmi üldises mõttes, siis see koosneb käskude jadast, milles mõned käsud (nagu valikud ja kordused) võivad sisaldada omakorda käsujadasid. Programmi lugedes tunneme me harilikult huvi selliste suuremate struktuuride algus- ja lõpp-punktide vastu. Kujutage nüüd endale ette sadu ridasid programmi, mille kõik read algavad esimesest positsioonist. See on siis midagi sellist:<
For i := 1 To N-1
For j := i To N
If A(i) V := A(i);
A(i) := A(j);
A(j):= V
End If
Next j
Next i
Sellisest ühtlasest jadast on väga raske leida mingisuguse struktuuri algust ja lõppu. Kui nüüd sellise programmi kompileerimisel ilmneb, et kuskil on üks 'end' puudu, siis ei jäägi muud üle, kui asuda kõiki võtmesõnu ' begin ' ja 'end' omavahel 'paari panema '. Ja selliseks struktuuri esiletõstmiseks kasutatakse TAANDEID.
Üldine reegel seisneb selles, et STRUKTUURI SISSE JÄÄVATE LAUSETE ALGUSED NIHUTATAKSE VÄHEMALT ÜHE KOHA VÕRRA PAREMALE. Tavaliselt on nihke suuruseks 2 kuni 4 kohta.
Märksa tähtsam on see, et üksteises sisalduvad struktuurid on selgelt eristatud : esimene määratud kordus sisaldab teist määratud kordust ja see omakorda valikuliselt täidetavat käsujada.
Siinkohal tahaksin soovitada ühte programmi kirjutamise võtet, mis tagab selle, et ükski 'end' ära ei unune. Nimelt, alati, kui kirjutate 'begin', kirjutage kohe järgmisele reale temaga paaris olev 'end' ja alles seejärel kirjutage nende kahe vahele vajaminevad laused. Pisiasi, kuid oluline.
PROGRAMMI DOKUMENTEERIMINE . KOMMENTAARID
PROGRAMMI PROJEKTEERIMINE JA TESTIMINE
1. Kellele ja milleks on vaja dokumentatsiooni?
Iga programmiga, mis on mõeldud laiemaks levitamiseks, peab kaasnema dokumentatsioon selle programmi kohta. Veel mõned aastad tagasi oli loomulik, et see dokumentatsioon oli trükitud kujul. Tänapäeval on paljud programmipaketid varustatud ka elektroonilisel kujul oleva dokumentatsiooniga - niinimetatud 'abifailidega'.
Dokumentatsioon jaotub mitmesse ossa sõltuvalt sellest, kellele ja milleks see on kokku pandud:
1) Kasutajajuhendid. Siia hulka kuuluvad materjalid, mis tutvustavad programmi omadusi ja aitavad läbi viia väikese proovi ning põhjalikumad kasutajatele orienteeritud käsiraamatud, niinimetatud 'manuaalid'. Kasutajajuhendites on kõike püütud seletada kasutaja vaatevinklist lähtudes ja üldiseks eesmärgiks on aidata kaasa programmi efektiivsele kasutamisele.
2) Administraatori juhendid. Siia kuulub programmi installeerimise juhend ja käsiraamatud programmi hooldamiseks. Ühe kasutaja programmidel on installeerimine tehtud sageli väga lihtsaks ja see erilist probleemi ei tekita, kuid suurte süsteemide tööle panemiseks on tihti vajalik spetsialisti kohalolek ja siis on vaja kuidagi edasi anda programmi koostaja näpunäited - selleks siis ka installeerimise juhend. Programmi hooldamise juhendid sisaldavad endas harilikult näpunäiteid mõningate tegevuste, nagu näiteks andmete arhiveerimine , läbiviimiseks ja lihtsamate veasituatsioonide lahendamiseks.
3) Programmi tehniline dokumentatsioon. See sisaldab endas kogu projektdokumentatsiooni, testimiste protokolle ja võimaluse korral ka programmi lähtetekste. Need kõik on vajalikud, kui tahetakse olemasolevat programmi parandada või täiendada.
2. Programmi lähteteksti dokumenteerimine
KOMMENTAAR on programmis selgituse või täpsustusena kasutatav tekstilõik, mis ei mõjuta programmi tööd. Kuigi ei ole kindlaid reegleid selle kohta, kuidas kasutada kommentaare, on siingi mõned printsiibid , mida võiks järgida:
* kommenteerida tuleb nii palju kui vajalik ja nii vähe kui võimalik;
* kommenteerides püüdke ennetada lugeja küsimusi;
* kirjeldada tuleb põhilisi funktsioone ja tegevusi;
* andke piisav seletus kasutatavatele muutujatele;
* ärge kommenteerige niigi arusaadavaid lauseid.
Jätke endale meelde, et mõistlik kommenteerimine suurendab märgatavalt programmi loetavust.
Lisaks sisulisele kommenteerimisele kasutavad professionaalsed programmeerijad ka programmi lähteteksti dokumenteerimist, mis tähendab, et iga programmimooduli ja alamprogrammi algusesse lisatakse spetsiaalselt vormistatud kommentaar, mis sisaldab:
1) mooduli või funktsiooni täielikku nimetust ;
2) otstarve lühikest kirjeldust;
3) sisendandmete kirjeldust;
4) väljundandmete kirjeldust;
5) autori(te) nime(sid) ja loomise kuupäeva;
6) muudatuste põhjuseid ja kuupäevi koos muudatuse tegijate nimedega.
Selline lähenemine võimaldab saada programmi teksti lugedes kirjapandust parema ülevaate ning hiljem jälgida arendustööde käiku.
3. Mis on programmi projekteerimine?
Suurte programmide loomist on tihti võrreldud maja ehitamisega. Tõsi küll, et mõned sellised tähelepanekud ei ole programmeerijatele auks. Nagu näiteks üks Murphi seadustest võetu:
"Kui ehitajad ehitaksid maju samamoodi nagu programmeerijad loovad programme, siis esimene kohalelennanud rähn hävitaks tsivilisatsiooni".
See tähendab, et paljud programmid kujutavad endast kaardimajakesi, mis küll seisavad püsti, kuid ei pea vastu ühelegi juhuslikule tuulepuhangule. Selliste programmide tunnuseks on see, et kasutajad peavad käima mööda juba pikka aega sissetallatud radu ja hoidku jumal neid selle eest, et nad sellelt rajalt kõrvale ei pööraks - halvemal juhul võib see lõppeda totaalse kräshiga. Need on niinimetatud 'mittelollikindlad programmid'. Mõni võib mõelda, et 'mis nad siin jamavad, parandagu vead ära ja asi korras', aga kui minna neid vigu parandama, siis selgub, et ei eksisteeri mitte mingisugust dokumentatsiooni, programmi tekst on halvasti vormistatud jne. Parandades sellises programmis ühte viga, võid suure tõenäosusega teha mitu uut - lihtsalt puudub ülevaade.
Eelneva jutu moraaliks on see, et TULEB ÕPPIDA EHITAJATELT. Tänapäeval ei ehitata enam niimoodi, et kõigepealt tuuakse kohale koormatäis telliskive ja hakatakse laduma. Kõigepealt vaadatakse, kuhu ehitada ja millist maja tulevane elanik soovib. Seejärel tehakse majale PROJEKT (see on juba arhitektide asi, kui nad uut projekti ei joonista vaid võtavad kapist mõne vana). Kui kõik funktsionaalsus, kasutatavad materjalid ja töömahud on läbi mõeldud, alles siis hakatakse kive laduma. Ja suurem enamus majadest seisab püsti ja on elanikke täis - ju siis sai ehitatud head majad. Seesama jutt käib ka programmide loomise kohta.
Nii nagu uut tüüpi majade puhul ehitatakse makette ehk väikeseid mudeleid, nii luuakse ka keeruliste programmide jaoks kõigepealt mudelid ning nende peal 'mängitakse läbi' programmi kasutamine ja üldine funktsionaalsus. Programmi projektdokumentatsioon koosnebki harilikult mudeli kirjeldusest, milles on esitatud kasutatavad andmestruktuurid, funktsioonid ja nende omavahelised suhted, andmete liikumise suund ja ajaline järjekord, kasutajaliides ja veel palju muud. Selliste programmi mudelite loomiseks kasutatakse CASE -vahendeid - programme, mis võimaldavad projekteerijal koostada mitmeid spetsiaalseid diagramme ning mis on suutelised kontrollima koostatud mudeli korrektsust ja genereerima programmi tooriku, mida siis programmeerija saab oma töös otseselt kasutada.