Informatika I 9 . přednáška

Informatika I9. přednáška

RNDr. Jiří Dvořák, CSc.

[email protected]

Informatika I: přednáška 9 2

Obsah přednášky

Vývoj programovacích technik

Strukturované programování

Modulární programování

Objektově orientované programování


Vývoj programovacích technik


Modulární programování


S tímto vývojem je spojeno: zvyšování úrovně abstrakce posilování principu ukrývání dat a implementačních detailů

Cílem těchto technik je zefektivnit tvorbu programů a zajistit, že vytvořené programy budou mít jasnou a srozumitelnou strukturu a budou snadno ověřitelné a rozšiřitelné.



Zásady a postupy strukturovaného programování: postup shora dolů při tvorbě programu používání doporučených datových a příkazových

struktur nepoužívání (resp. minimalizace používání)

příkazu goto členění programu do podprogramů grafická úprava programu, zvýrazňující jeho

strukturu používání výstižných identifikátorů a účelných

komentářů


Příkaz goto v PascaluPříkaz goto (příkaz skoku) způsobí předání řízení na příkaz označený

návěštím.

...goto návěští;...návěští: příkaz;...

Návěští je identifikátor nebo celé číslo bez znaménka od 0 do 9999 a musí být deklarováno v nejblíže nadřazeném bloku deklarací

label návěští;

Příkaz skoku i označený příkaz se musejí nacházet v témž bloku. To znamená, že nejsou možné skoky dovnitř bloku nebo ven z bloku.

Označený příkaz může být prázdný a tudíž je možné návěštím označit také koncové end nějaké příkazové struktury.


Možnosti náhrady příkazu goto v Borland a Object Pascalu

Použití příkazu goto je vhodné např. tehdy, když se jedná o ukončení procedury či programu skokem na konec příslušného bloku nebo o předčasné ukončení cyklu skokem na příkaz bezprostředně následující za příkazem cyklu. Pro tyto účely však existují následující náhrady:

break Tento příkaz způsobí předčasné ukončení cyklu; výpočet pokračuje příkazem bezprostředně následujícím za příkazem cyklu.

exitTento příkaz způsobí ukončení právě prováděného programu nebo podprogramu (procedury nebo funkce).


Modulární programováníModulární programování spočívá v členění programu do

programových modulů (jednotek), které jsou samostatně kompilovatelné.

. . .

. . .

program

moduly

procedury a funkce


Struktura moduluJméno moduluRozhraní (interface) modulu

dovoz modulu vývoz modulu

– deklarace veřejných konstant, proměnných a typů

– specifikace veřejných operací (procedur a funkcí)Implementační část modulu

deklarace soukromých konstant, proměnných a typů specifikace a implementace soukromých operací implementace veřejných operací


Program používající programové jednotkyprogram jméno_programu;

uses seznam jmen jednotek;deklarace návěští;definice konstant;definice typů;deklarace proměnných;deklarace procedur a funkcí;

beginpříkaz1;příkaz2;...

end.

Pozn.: V Pascalu se moduly označují jako jednotky (units).


Struktura programové jednotkyunit jméno_jednotky;interface

uses seznam jmen jiných jednotek;veřejné deklarace konstant, typů a proměnných;hlavičky veřejných procedur a funkcí;

implementationuses seznam jmen dalších jednotek;soukromé deklarace;implementace veřejných procedur a funkcí;

begininicializační příkazy;{tyto příkazy se provedou jednou před prvým použitím jednotky}

end.


Jednotka pro práci s komplexními číslyunit KomplexniCisla; {Při definici operaci nad komplexnimi cisly se

vyuziva toho, ze v Object Pascalu funkce mohou mit strukturovany typ}

interface type TComplex=record Re,Im:real; end; function Hodnota(Re,Im:real):TComplex; {Slouzi pro nastaveni hodnoty komplexniho cisla} function Soucet(X,Y:TComplex):TComplex; function Rozdil(X,Y:TComplex):TComplex; function Soucin(X,Y:TComplex):TComplex; function Podil(X,Y:TComplex):TComplex; function Nasobek(A:real;X:TComplex):TComplex; {Vypocita soucin realneho a komplexniho cisla} function AbsHodn(X:TComplex):real;


procedure Cti(var X:TComplex); {Z klavesnice se cte realna a imaginarni slozka

jako dvojice cisel typu real; cisla jsou oddelena mezerou a dvojice je ukoncena radkem.}

procedure CtiTF(var T:TextFile; var X:TComplex); {Z textoveho souboru se cte realna a imaginarni

slozka jako dvojice cisel typu real; cisla jsou oddelena mezerou a dvojice je ukoncena radkem.}

procedure Pis(X:TComplex;PocZ,PocD:integer); {Komplexni cislo se vypise na obrazovku ve tvaru

(Re,Im), pricemz se neprechazi na novy radek. PocZ je pocet znaku a PocD počet desetinnych mist. Je-li PocD zaporne, pouzije se semilogaritmicky tvar.}

procedure PisTF(var T:TextFile; X:TComplex; PocZ,PocD:integer); {Kazde komplexni cislo se zapisuje do textoveho

souboru na novy radek jako dvojice hodnot Re a Im oddelenych mezerou. PocZ a PocD mají stejny vyznam jako v predchozim pripade.}


implementation function Hodnota(Re,Im:real):TComplex; begin Hodnota.Re:=Re; Hodnota.Im:=Im; end; function Soucet(X,Y:TComplex):TComplex; begin Soucet.Re:=X.Re+Y.Re; Soucet.Im:=X.Im+Y.Im; end; function Rozdil(X,Y:TComplex):TComplex; begin Rozdil.Re:=X.Re-Y.Re; Rozdil.Im:=X.Im-Y.Im; end; function Soucin(X,Y:TComplex):TComplex; begin Soucin.Re:=X.Re*Y.Re-X.Im*Y.Im; Soucin.Im:=X.Re*Y.Im+X.Im*Y.Re; end;


function Podil(X,Y:TComplex):TComplex; var Pom:real; begin Pom:=sqr(Y.Re)+sqr(Y.Im); Podil.Re:=(X.Re*Y.Re+X.Im*Y.Im)/Pom; Podil.Im:=(X.Im*Y.Re-X.Re*Y.Im)/Pom; end; function Nasobek(A:real;X:TComplex):TComplex; begin Nasobek.Re:=A*X.Re; Nasobek.Im:=A*X.Im; end; function AbsHodn(X:TComplex):real; begin AbsHodn:=sqrt(sqr(X.Re)+sqr(X.Im)); end; procedure Cti(var X:TComplex); begin readln(X.Re,X.Im); end;


procedure CtiTF(var T:TextFile; var X:TComplex); begin readln(T,X.Re,X.Im); end; procedure Pis(X:TComplex;PocZ,PocD:integer); begin if PocD<0 then write('(',X.Re,',',X.Im,')') else write('(',X.Re:PocZ:PocD,

',',X.Im:PocZ:PocD,')'); end; procedure PisTF(var T:TextFile; X:TComplex;

PocZ,PocD:integer); begin if PocD<0 then write(T,X.Re,' ',X.Im) else write(T,X.Re:PocZ:PocD,

' ',X.Im:PocZ:PocD); writeln; end;end.


Sečítání komplexních číselprogram ScitaniKompCisel;{$APPTYPE CONSOLE}{Cisla se ctou z textoveho souboru a soucet se

vypisuje na obrazovku}uses KomplexniCisla;

var X,Suma:TComplex; Vstup:textfile; Jmeno:string;

begin writeln('Zadej vstupni soubor'); readln(Jmeno); assignfile(Vstup,Jmeno); reset(Vstup);


Suma:=Hodnota(0,0); while not seekeof(Vstup) do begin CtiTF(Vstup,X); Suma:=Soucet(Suma,X); end; write('Soucet= '); Pis(Suma,8,2); writeln; closefile(Vstup); writeln('Stiskni Enter'); readln;end.



Objektově orientované programování je přístup k tvorbě programů, založený na využití objektů a jejich vlastností. Zahrnuje analýzu problému, návrh struktury programu i způsob psaní programu.

Základní pojmy:

objekt, třída (objektový typ), posílání zpráv,

zapouzdření, dědičnost, polymorfismus.


ObjektObjekt je programová struktura, obsahující jak data, tak

metody, které s těmito daty pracují.

Zapouzdření (encapsulation) znamená, že data objektu jsou přístupná pouze prostřednictvím metod tohoto objektu.

data

metody


Třída (class)Třída je skupina objektů, které mají stejné vlastnosti

(atributy, datové složky) a stejné chování (metody).

Objekt, který patří do určité třídy, se nazývá instance této třídy.

Atributy (datové složky): atributy třídy atributy instancí

Metody: metody třídy (např. konstruktor) metody instancí (např. destruktor)


Dědičnost (inheritance)

Od jedné třídy (bázové, rodičovské) můžeme odvodit třídu jinou (odvozenou, dceřinnou).

Dceřinná třída (potomek) dědí všechny složky své rodičovské třídy (předka) a k nim může přidat svoje vlastní. Zděděné metody je možno předefinovat.

Potomek může v programu vždy zastoupit předka (i nepřímého). Naopak to možné není.

Dědičnost může být: jednoduchá (třída má jednoho rodiče) vícenásobná (třída má více rodičů)


Třídy, objekty a dědičnost

Třída T

Atributy: A1, A2

Metody: M1, M2

A1, A2

M1

M2

Třída T1 (od T)

Atributy: A3

Metody: M1, M3

A1, A2, A3

M1

M2

M3

odvození třídy

vytvořeníinstance


Skládání tříd a objektů

Třída T1

Atributy: a1, a2

Metody: m1,m2,m3

Třída T2

Atributy: A typu T1

Metody: M1, M2

vytvořeníinstance

a1, a2

m1

m2m3

M1

M2

a1, a2

m1

m2m3


Posílání zprávObjekty spolu komunikují tak, že si navzájem posílají

zprávy. Obvykle to znamená, že jeden objekt (odesilatel zprávy) volá metodu jiného objektu (příjemce zprávy).

Časná vazba (early binding):Příjemce zprávy je určen v okamžiku kompilace.

Pozdní vazba (late binding):Příjemce zprávy je určen až za běhu programu.

Pomocí pozdní vazby se realizuje polymorfismus (mnohotvarost). To znamená, že určitá metoda se může v různých kontextech chovat různě.


Jazyky pro OOP

Jazyky čistě objektové

(Smalltalk, Actor, CLOS, … )

Jazyky podporující OOP, ale umožňující programovat i neobjektově

(Borland Pascal, Object Pascal, C++, … )

Documents

Informatika I 9 . přednáška