Programmeringsteknik I: F1 1 Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering  Kursens hemsida  Studentportalen.

En presentation över ämnet: "Programmeringsteknik I: F1 1 Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering  Kursens hemsida  Studentportalen."— Presentationens avskrift:

1 Programmeringsteknik I: F1 1 Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering  Kursens hemsida http:www.it.uu.se/edu/course/homepage/prog1/vt11  Studentportalen http://www.studentportalen.uu.se http://www.studentportalen.uu.se  Lärare: Tom Smedsaas, Tom.Smedsaas@it.uu.se rum P2411, tel: 471 2989 Olle Eriksson, Olle.Eriksson@it.uu.seOlle.Eriksson@it.uu.se rum P2407, tel: 471 2983 Anna Eckerdal, Anna.Eckerdal@it.uu.se rum P2415, tel: 471 7893

2 Programmeringsteknik I: F1 2 Kursmaterial  Kursbok: Introduction to computing & programming with JAVA. Guzdial and Ericson  Kursprogramvara: Java och drJava (eller motsvarande) Tips: Installera på egen dator, se kurshemsidan  Rekommenderas att arbeta med egen laptop  Material på webben, t.ex o Kurshemsida: lektionsmaterial, föreläsningsanteckningar o Portalen (framsteg, filarea att lämna in uppgift 4) o Dokumentation av programmeringsspråket java

3 Programmeringsteknik I: F1 3 • Lektioner i datasal (UNIX-salar Pollax) – OK använda egen laptop i datasalarna – Arbeta två och två i datasalarna – Kan utföras hemifrån – Ingen redovisning • Föreläsningar (9) • Obligatoriska uppgifter (4 st) – redovisas muntligt i datasal. Uppgift 4 lämnas även skriftligt • Tentamen (obl.) - skriftlig Kursupplägg

4 Programmeringsteknik I: F1 4 • Obligatoriska uppgifter (3hp) • Tentamen (2hp) Lektionerna är frivilliga, men vi rekommenderar starkt att ni gör dem, och gör dem färdiga innan nästa föreläsning Examination

5 Programmeringsteknik I: F1 5 Kursmål •Redogöra för grundläggande begrepp inom objektorienterad analys och design •Använda dessa begrepp för att analysera enklare problem och designa lösningar •Använda ett objektorienterat språk, t ex Java •Skriva enklare program med flera samverkande klasser •förklara vad ett givet program utför •använda ett programmeringssystem för att utveckla program

6 Programmeringsteknik I: F1 6 Lektion 1 •Inställningar av DrJava i PC-lab •Intro till DrJava och intro till Java •Java: Utskrift av variabelvärden och inläsning av värden till variabler •Övningsuppgifter Innehåller mycket material, men med kunskaper i Matlab kan man hoppa över mycket och komma igenom det mesta (utom de avslutande övningsuppgifter)

7 Programmeringsteknik I: F1 7 Kursboken: Programmera med a multimedia approach •Grafik (kursen) •Bilder (kursen) •Ljud (kursen) •Video (inget i kursen) Demo av några exempel: Turtle, Picture, Sound

8 Programmeringsteknik I: F1 8 Ex. grafik/turtles World w = new World(); Turtle t = new Turtle(w); t.turn(5); t.forward(8); int i=1; int move=3; while (i<50) { t.forward(move); t.turn(20); Thread.sleep(100); i=i+1; move=move+1; }

9 Programmeringsteknik I: F1 9 Ex. bilder import java.awt.*; String filename = FileChooser.pickAFile(); // jenny2-green-small.jpg Picture p = new Picture(filename); p.show();

10 Programmeringsteknik I: F1 10 Ex. bilder forts… int x=200; int y=300; while (x<300) { Pixel pix; for (int i=0; i<=3; i++) { pix = p.getPixel(x,y+i); pix.setColor(Color.red); } x=x+1; } p.repaint();

11 Programmeringsteknik I: F1 11 Ex. bilder medelvärdesfiltrera pixelisera

12 Programmeringsteknik I: F1 12 Ex. ljud String filename = FileChooser.pickAFile(); //croak.wav Sound s = new Sound(filename); s.play(); int i=1; while (i<4) { s.play(); Thread.sleep(1000); i++; }

13 Programmeringsteknik I: F1 13 Varför ska man lära sig programmera? •Datorer och program finns överallt •Programmering = problemlösningsverktyg •Användbart i utbildning och yrkesliv •Java: en bra grund •OOP: spritt på universitet och industri •Kul!

14 Programmeringsteknik I: F1 14 Datorer och datorprogram finns överallt… •Datorer finns i många apparater

15 Programmeringsteknik I: F1 15 Vad man lär sig...  Analysera och strukturera problem  Modellera – översätta problemet till datorn  Få en bild av:  Vad innebär programmering? “Programmeringstänk”  Vad menas med objektorienterad programmering?  Programmeringsbegrepp: objekt, klass, metod...  Syntax: språkets byggstenar (if, while,...)

16 Programmeringsteknik I: F1 16 Hur... •Labbar: –Övningstillfällen, 11 st –Inlämningsuppgifter, 4 st, 6 tillfällen •Föreläsningar: 9 st •Litteratur Sitt mycket vid tangentbordet, dela tiden!

17 Programmeringsteknik I: F1 17 Programmering handlar om kommunikation Hur få datorn att göra det vi vill?

18 Programmeringsteknik I: F1 18 Vad är programmering? •Skapa en detaljerad instruktion som en dator kan utföra/förstå för att lösa en uppgift. –Eller ge en vägvisning till ditt hem. –Eller få en robot att göra det du vill. –Som att skriva ett recept till din favoriträtt

19 Programmeringsteknik I: F1 19 För att programmera behövs… ett språk som instruktionerna skall skrivas i

20 Programmeringsteknik I: F1 20 Varför inte använda engelska som språk? •Engelska bra för kommunikation mellan (intelligenta) människor •Datorer är dumma –De kan bara +,-,*,/ och jämföra, lagra samt hämta data i minnet. –Behöver ett språk som är enkelt och entydigt.

21 Programmeringsteknik I: F1 21 Vad är ett program? • En samlad ordning instruktioner som talar om för datorn vad vi vill att den skall göra. • Datorn förstår bara 1:or och 0:or • Instruktionerna måste egentligen alltså ges på ett språk som består av enbart av nollor och ettor

22 Programmeringsteknik I: F1 22 Programmering i “begynnelsen” •De första datorerna (instruerades) programmerades genom att ställa in strömbrytare och koppla ihop kablar. –Detta representerade sekvenser av 1’or och 0’or. “Programmeringsspråket” bestod alltså av strömbrytare/kablar

23 Programmeringsteknik I: F1 23 •Därefter kom datorer som programmerades med hålkort. 1’or och 0’or var hål resp. icke hål på kortet Hålkortstans Hålkortsläsare

24 Programmeringsteknik I: F1 24 •På korten (7 rader ggr 80 kolumner) kunde man lagra instruktioner (programsatser), t.ex. ett kort med instruktionen (högnivåspråk): x=16 Instruktionen består av fyra tecken. Man kodade tecken till binära tal (7-bit). De fyra tecknen i exemplet lagras som binära tal (7 bit) i kolumn 1-4 på kortet. I första kolumnen lagras tecknet x, i 2:a tecknet =, i 3:e tecknet 1 och i 4:e tecknet 6 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … x = 1 6

25 Programmeringsteknik I: F1 25 Tre olika typer av språk • Maskinspråk (maskinkod) – språket man programmerade i datorns begynnelse. • Assemblerspråk • Högnivåspråk För att programmera behövs… ett språk

26 Programmeringsteknik I: F1 26 •Datorns eget språk •Språket består bara av nollor och ettor •Olika sorters datorer har olika språk •Ex. på 3 st maskinkodsinstruktioner 1100 1000 1001 1111 0100 0011 1011 0001 0110 0011 1011 1000 •Knöligt att ”prata” med datorn via ett sådant (lågnivå)språk! Maskinspråk

27 Programmeringsteknik I: F1 27 • Lite högre nivå • Enkla ord som motsvarar några maskinkod- instruktioner • Ex. assemblerkod LD #10, R0 LD #12, R1 ADD R0, R1 MOV R1, 45 • Översättning från assemblerkod till maskinkod måste göras. • Programmet som översätter kallas assemblatorn. • Assemblerspråk är specifik för en viss datortyp. Assemblerspråk Lagra värdet 10 i datorregistret R0 (LD=load) Addera R0 med R1, lägg resultatet i R1 Innehållet i R1  minnet med adress 45 Lagra värdet 12 i datorregistret R1 (LD=load)

28 Programmeringsteknik I: F1 28 • Instruktioner av ord och fraser • Lättare att läsa/förstå för människan, men ej för datorn. • Instruktionerna måste översättas till maskinkod • Översättningen kallas kompilering och görs med ett program – kompilatorn. • Instruktionerna kan fungera på olika datortyper, men måste kompileras till rätt maskinkod. Högnivåspråk

29 Programmeringsteknik I: F1 29 y = a*x*x + b*x + c Högnivåspråk exempel… sum = 0; tal = 1; while (tal<=99) { sum = sum+tal; tal = tal+2; } print(sum); Picture p = new Picture(”jenny.jpg”); p.show(); p.blur(5); p.show(); z = {1,2,3,4};

30 Programmeringsteknik I: F1 30 • Finns inbyggda funktioner/metoder, bibliotek • Språk stöder olika sorters programmerings- principer: exvis ett objektorienterat språk • Källkod och kompilator • Ett språk har en syntax, dvs en grammatik •Instruktionerna kan fungera på olika datortyper, men måste kompileras till rätt maskinkod. Mer om högnivåspråk

31 Programmeringsteknik I: F1 31 Vilket högnivåspråk? •Det finns många olika programmeringsspråkprogrammeringsspråk •Kan skriva program i vilket du vill –Datorn bryr sig inte om vilket, eftersom det översätts till maskinkod. •Språket har däremot betydelse för programmeraren. –Hur lång tid tar det att skriva programmet? –Hur svårt är det att ändra programmet? –Hur lång tid tar det att köra programmet?

32 Programmeringsteknik I: F1 32 Vad är en dator bra på? Kan mycket snabbt •utföra matematiska ( +,-,*,/ ) och/eller logiska (>,<,or,and ) beräkningar •samla in, lagra och bearbeta stora informationsmängder (t.ex. söka/sortera). Och: •Producerar samma svar varje gång

33 Programmeringsteknik I: F1 33 Är datorn smart? • Nej, datorn är egentligen ganska korkad • Datorn kan bara göra väldigt enkla saker, men väldigt snabbt. • Det är programmen som får datorn som får den att bete sig smart. • Datorn blir intelligent genom att människan skrivit ett program: Att sätta samman enkla instruktioner på ett fiffigt sätt

34 Programmeringsteknik I: F1 34 En dator består av … •Hårdvara och mjukvara. •Hårdvaran är just det som är hårt, det som går att ta på •Mjukvaran är program och data som behandlas av hårdvaran. Ett program är de instruktioner som får all hårdvara att fungera tillsammans.

35 Programmeringsteknik I: F1 35 Hårdvaran i datorn •In- och utenheter –Skärm, mus, tangentbord, skrivare •Hjärnan - Central Processing Unit (CPU) –Kan göra matematiska och logiska beräkningar •Minnen –Primärminnet RAM –Sekundärminnen: Hårddisk, CD, DVD, USB

36 Programmeringsteknik I: F1 36 CPU – Datorns hjärna består av tre delar •Aritmetisk Logisk enhet (ALU) –Datorns “kalkylator” gör aritmetik och logik på tal lagrade i register. •Styrenheten –Läser instruktioner från primärminnet och tolkar dem och utför instruktionerna mha ALU. Därefter läses nästa instruktion. Addera register A med register B. Lagra summan i register C. 345 263 608 A B C • Register

37 Programmeringsteknik I: F1 37 CPU Primärminne Här finns program (instruktioner) och data (värden) En modell av en dator ALU Styrenhet Register

38 Programmeringsteknik I: F1 38 Minnen •Datorns minne används för att lagra data. •Data kan vara instruktioner (program) eller värden. •Den minsta minnesenheten är en bit (Binary digIT) •En bit kan vara av (ingen spänning) eller på (har spänning), vilket kan tolkas som 0 eller 1. •Minnet är organiserat i 8-bits grupper som kallas byte. 1 byte = 8 bit. En megabyte (MB) = 1 miljon byte. 00001110

39 Programmeringsteknik I: F1 39 OK, då vet vi att det finns hårdvara som “gör” det hela men för att det ska finnas något att göra så måste det finnas programinstruktioner och det är det vi ska gå igenom på den här kursen, hur man skapar mjukvaran. Givetvis kommer ni inte bli färdigutbildade programmerare men ni kommer att lära er filosofin i mjukvaruutveckling och praktisera den.