Studentportalen UNIX-konton (systemansvariga P4118) Lärare: Anna Eckerdal,

Transkript

1 Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering Kursens hemsida Studentportalen UNIX-konton (systemansvariga P4118) Lärare: Anna Eckerdal, rum P2415, tel: Torsten Jarkrans (resurs) 1

2 Kursmaterial λ Kursbok: Introduction to computing & programming with JAVA. Guzdial and Ericson λ Kursprogramvara: Java och drjava (eller motsvarande) Tips: Installera på egen dator, se kurshemsidan λ Rekommenderas att arbeta med egen laptop λ Material på webben, t.ex o Kurshemsida: lektionsmaterial, föreläsningsanteckningar o Studentportalen: KONTROLLERA SJÄLV FRAMSTEG o Dokumentation av programmeringsspråket java 2

3 Kursupplägg Lektioner i datasal (UNIX-salar Pollax) OK använda egen laptop i datasalarna Arbeta två och två: byts av vid tangentbordet! Kan utföras hemifrån Ingen redovisning men rekommenderas starkt! Gör klart innan nästa föreläsning Mycket tid vid tangentbordet! 1 lektion i klassrum Föreläsningar (9) Obligatoriska uppgifter (5 st): 4 redovisas muntligt i datasal. Uppgift 5 muntligt + skriftligt Börja i tid! Tentamen (obl.) - skriftlig 3

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

5 Kursmål Redogöra för de grundläggande begreppen klass, objekt, inkapsling och därtill hörande underbegrepp; Analysera problem och designa lösningar genom att använda ovanstående begrepp; Använda programmeringsspråk Java genom att förklara vad ett givet program utför skriva och använda klasser som innehåller instansvariabler, metoder och konstruktorer Skriva program med flera samverkande klasser; Använda en programutvecklingsmiljö; Testa och felsöka program. 5

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

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

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<5) { t.forward(move); t.turn(2); Thread.sleep(1); i=i+1; move=move+1; } 8

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

10 Ex. bilder forts int x=2; int y=3; while (x<3) { Pixel pix; for (int i=; i<=3; i++) { pix = p.getpixel(x,y+i); pix.setcolor(color.red); } x=x+1; } p.repaint(); 1

11 Ex. bilder medelvärdesfiltrera pixelisera 11

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(1); i++; } 12

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! 13

14 Datorer och datorprogram finns överallt Datorer finns i många apparater 14

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

16 Hur... Övningstillfällen: Labbar 11 st Lektion 1 st Inlämningsuppgifter, 5 st, 7 tillfällen Föreläsningar: 9 st Litteratur Sitt mycket vid tangentbordet, dela tiden! 16

17 Vad är programmering? Skapa en detaljerad instruktion som en dator kan utföra/förstå för att lösa en uppgift. Som att skriva ett recept till din favoriträtt Eller ge en vägvisning till ditt hem. Eller få en robot att göra det du vill. 17

18 För att programmera behövs ett språk som instruktionerna skall skrivas i 18

19 Varför inte använda engelska som språk? Engelska bra för kommunikation mellan (intelligenta) människor Datorer är begränsade De kan bara +,-,*,/ och jämföra, lagra samt hämta data i minnet. Behöver ett språk som är enkelt och entydigt. 19

20 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 :or Instruktionerna måste egentligen alltså ges på ett språk som består av enbart av nollor och ettor 2

21 Programmering i begynnelsen De första datorerna (instruerades) programmerades genom att ställa in strömbrytare och koppla ihop kablar. Detta representerade sekvenser av 1 or och or. Programmeringsspråket bestod alltså av strömbrytare/kablar 21

22 Därefter kom datorer som programmerades med hålkort. 1 or och or var hål resp. icke hål på kortet Hålkortsläsare Hålkortstans 22

23 På korten (7 rader ggr 8 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 x =

24 För att programmera behövs ett språk Tre olika typer av språk Maskinspråk (maskinkod) språket man programmerade i datorns begynnelse. Assemblerspråk Högnivåspråk 24

25 Maskinspråk Datorns eget språk Språket består bara av nollor och ettor Olika sorters datorer har olika språk Ex. på 3 st maskinkodsinstruktioner Knöligt att prata med datorn via ett sådant (lågnivå)språk! 25

26 Assemblerspråk Lite högre nivå Enkla ord som motsvarar några maskinkodinstruktioner Ex. assemblerkod Lagra värdet 1 i datorregistret R (LD=load) LD #1, LD #12, ADD R, MOV R1, R R1 R1 45 Lagra värdet 12 i datorregistret R1 (LD=load) Addera R med R1, lägg resultatet i R1 Innehållet i R1 minnet med adress 45 Översättning från assemblerkod till maskinkod måste göras. Programmet som översätter kallas assemblatorn. Assemblerspråk är specifik för en viss datortyp. 26

27 Högnivåspråk 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. 27

28 Högnivåspråk exempel y = a*x*x + b*x + c z = {1,2,3,4}; sum = ; 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(); 28

29 Mer om högnivåspråk Finns inbyggda funktioner/metoder, bibliotek Språk stöder olika sorters programmeringsprinciper: 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. 29

30 Vilket högnivåspråk? Det finns många olika programmeringsspråk Se t ex 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? 3

31 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 31

32 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 32

33 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. 33

34 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 34

35 CPU Datorns hjärna består av tre delar Aritmetisk Logisk enhet (ALU) Datorns kalkylator gör aritmetik och logik på tal lagrade i register. Register Styrenheten Läser instruktioner från primärminnet och tolkar dem och utför instruktionerna mha ALU. Därefter läses nästa instruktion. A 345 B 263 C 68 Addera register A med register B. Lagra summan i register C. 35

36 En modell av en dator CPU ALU Primärminne Styrenhet Här finns program (instruktioner) och data (värden) Register 36

37 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 eller 1. Minnet är organiserat i 8-bits grupper som kallas byte. 1 byte = 8 bit. En megabyte (MB) = 1 miljon byte

38 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. 38

39 Lite datorhistoria Jag tror det finns en marknad i världen för kanske fem datorer. IBMs styrelseordförande Thomas Watson, 1943 Datorer behöver i framtiden inte väga mer än 1,5 ton. Popular Machines 1949 Det finns inget skäl till att någon skulle vilja ha en dator i sitt hem. Ken Olsen, Digital,