Einführung in die Programmierung I

Transkript

1 Einführung in die Programmierung I Thomas R. Gross Department Informa:k ETH Zürich

2 Der Plan für heute Vorlesung Links, Durchführung, Raum, usw Inhalt Bezug zum Informa:kstudium an der ETH Prak:sche Aspekte Uebungen Computer(räume) Warum Programmieren lernen? 4

3 Diese Veranstaltung Vorlesungen Dienstag Freitag Uebungen Dienstag oder Mi>woch Nicht diese Woche (mehr dazu später) 5

4 Diese Veranstaltung Eingeschriebene Studierende: 345 Videouebertragung vom D28 à E 12 Im D 28: keine Gespraeche! Im E 12 auch nicht. 6

5 Diese Veranstaltung Bringen Sie S:V und Papier mit Wir werden versuchen in der Vorlesung Aufgaben zu loesen Sie sollten sich NoRzen machen (dazu spaeter mehr) Sie koennen einen Computer/Tablet/Smartphone mitbringen und fuer die Vorlesung verwenden Im D 28/E 12 keine Gespraeche! Wenn Sie SMS/Omlet/Threema/Whatsapp/Messenger nutzen: Leise o.k. 7

6 Diese Veranstaltung Fragen (an den Dozenten) sind immer erlaubt und erwuenscht Fragen Sie nicht die Nachbarin/den Nachbar Wie kann ich wissen was Ihnen Schwierigkeiten macht (oder was Sie nicht lesen koennen)?? Auch off-line sind Fragen moeglich AssisRerende Forum -- aber mit Ihrer student.ethz.ch Adresse! 8

7 Informa:onen Web Seiten der Gruppe (Laboratory for SoVware Technology) Im ETH Corporate Design nicht immer sofort online Manchmal auch garnicht erreichbar EinsReg zu anderen Servern (im D-INFK) 9

8 Informa:onen Auf unserer Web Seite finden Sie Folien (wenn moeglich vor der Vorlesung aber keine GaranRe) Achtung: 1 Seite/Slide Drucken Sie 2, 4, 6 Seiten pro Bla> A4 Papier Besser: drucken Sie nicht In der Vorlesung geschriebene Folien Vielleicht 24h-48h nach der Vorlesung Auf dem Videoportal der ETH finden Sie (demnaechst) Aufzeichnung des uebertragenen Videos Nur Hauptprojektor 10

9 Informa:onen Wir benutzen verschiedene Systeme, Ihnen Informa:onen (insbesondere Programmfragmente o. ae.) zukommen zu lassen. Daher muessen wir wissen wer Sie sind. 11

10 Wich:g: Bice registrieren Sie sich in mystudies. Sonst können Sie keiner Uebungsgruppe zugeteilt werden, haben nicht Zugang zu Aufgaben, usw. Unbedingt bis morgen (Mi4woch, ) 12:00 Mi4ags! 13

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12 Warum Programmieren lernen? Was ist ueberhaupt Programmieren Programmieren Programm Programm: griechisch prógramma = schrivliche Bekanntmachung, Aufruf; Tagesordnung [Duden] Programmieren: Erstellen eines Programms 17

13 Programmierung Programming as universal acevity by Vinton Cerf, CACM 16/3 vol 59(3) p 7 Probleme analysieren Probleme in (beherrschbare) Teilprobleme zerlegen Loesungen finden Ergebnisse zusammenfuegen/kombinieren 19

14 Programmierung Loesungen finden: fuer andere Menschen Beschreiben wie eine Loesung aussehen soll Loesugen finden: fuer eine Maschine Anweisungen fuer eine Maschine/Computer Beschreibung, Anweisung: in einer Sprache 21

15 Sprache Aufgabe 1 Bilden Sie (mit Ihrem Nachbarn/Ihrer Nachbarin) ein 2-Team. Auch 3-Team moeglich Nehmen Sie ein Bla4 Papier (jeder) Im Team gibt es 2 Rollen Lotse: bes:mmt Kurs (1) Pilot: folgt Kurs (beliebig viele) 22

16 Der Lotse wird einen Kurs zeichnen und diesen dem Piloten beschreiben. Muendlich! Der Pilot darf nicht das Blac mit dem Kurs sehen Es sind keine Rueckfragen moeglich. 23

17 Lotsenaufgabe Zeichnen Sie ein einfaches 2-dimensionales Koordinatensystem mit Ursprung O Piloten machen das bi>e auch. Zeichnen Sie einen Kurs von O nach P und der aus 2 Geraden besteht Beide Geraden muessen auf dem Bla> vollstaendig dargestellt werden und verbunden sein Beschreiben Sie den Kurs von O nach P ihrem Piloten. Vergleichen Sie die Posi:on von P (Pilot) mit P (Lotse) 24

18 O P 27

19 Es ist (fast) unmoeglich, als Lotse genug Informa:onen an den Piloten zu uebermiceln Insbesondere da wir keine Rueckfragen zugelassen haben 28

20 Sprache(n) Eine zweite Uebung. Nehmen Sie ein Bla4 Papier (Rueckseite ok) und einen SEQ. Behalten Sie die Teams und Rollen bei. 29

21 Lotsenaufgabe 2 Zeichnen Sie ein einfaches 2-dimensionales Koordinatensystem mit Ursprung O mit einem Gicer (1 cm) Piloten machen das bi>e auch. Zeichnen Sie einen Kurs von O nach P und der aus 2 Geraden besteht Nur Gi>erpunkte sind als Endpunkte der Gerade zulaessig Beschreiben Sie den Kurs von O nach P ihrem Piloten Vergleichen Sie die Posi:on von P (Pilot) mit P (Lotse) 30

22 A D C B O -A -B -C -D 31

23 Diskussion 2. Aufgabe viel einfacher Kleine Einschraenkung der Kurse (muessen auf einem Gicerpunkt enden) Genau(ere) Beschreibung moeglich 32

24 Programmierung Aehnliche Situa:on wenn wir ein Programm schreiben das ein anderer liest (und verstehen soll) Mehr Einschraenkungen (in der Sprache) machen die KommunikaRon leichter. und erfordern mehr Aufwand bei der Entwicklung Welche Einschraenkungen wollen wir akzep:eren? 33

25 Programmierung Programming as universal acevity by Vinton Cerf, CACM 16/3 vol 59(3) p 7 Probleme analysieren Probleme in (beherrschbare) Teilprobleme zerlegen Loesungen finden Ergebnisse zusammenfuegen/kombinieren 34

26 Programmierung Aehnliche Situa:on wenn wir ein Programm schreiben das ein anderer liest (und verstehen soll) Mehr Einschraenkungen (in der Sprache) machen die KommunikaRon leichter. und erfordern mehr Aufwand bei der Entwicklung Eine Programmiersprache gibt uns vor, wie wir Loesung(en) eines Problems beschreiben koennen. 35

27 Programmiersprachen DiskuEeren Sie mit ihrem Nachbarn/ihrer Nachbarin 1. Eine Programmiersprache sollte es moeglichst einfach machen ein Programm zu schreiben 2. Eine Programmiersprache sollte es moeglichst einfach machen, ein Programm zu lesen Was ist Ihre Meinung? 36

28 Einfuehrung in die Programmierung I Muessen eine Programmiersprache verwenden Dieses Jahr verwenden wir Java Industrial strength Sprache Viele Konzepte Nicht alle werden in Einf. Programmieren I vorgestellt/ verwendet diese werden auch nicht fuer die Pruefung erwartet Einf. Programmierung II Brauchen eine Infrastruktur um zu programmieren 38

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30 Eins:eg ins Programmieren Werden die erste Woche damit zubringen, die Umgebung fuer das Programmieren einzurichten Wiederverwendung fuer Ihr ganzes Studium.. und darueber hinaus Teilweise in Gruppen, teilweise in (Freitag)Vorlesung 41

31 Umgebungen Windows Linux Mac OS X 42

32 Brauchen Sie einen Computer? Im Prinzip nein (Sie koennen die Systeme im CAB H56/57 benutzen) Irgendwann vielleicht schon Das Projekt Neptun bietet diverse Notebooks / Laptops zu guens:gen Kondi:onen hcp:// Fenster bis 3. Oktober Naechstes Fenster Anfang Fruehjahrsemester 43

33 Weitere Informa:onen Viele Informa:onen auf dem Web Buecher werden im Lauf des Semesters vorgestellt 44

34 Uebungsgruppen Wir muessen wissen wer in der Vorlesung mitmacht und wie wir am besten helfen koennen Fragebogen fuer alle, die sich in mystudies registrieren. 45

35 Fragebogen 46

36 Fragebogen 47

37 Fragebogen 48

38 Wenn Sie noch nie mit Computern arbeiteten und keinen eigenen haben: Der Computerraum CAB H56 ist fuer diese Veranstaltung reserviert Dienstag (20.9., 27.9.) 13:00 15:00 Mi>woch (21.9., 28.9.) 15:00 17:00 49

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40 Uebersicht Sie lernen die vier elementaren Ausdrucksmoeglichkeiten in EBNF kennen Sie lernen EBNF Beschreibungen zu lesen und verstehen Sie lernen zu entscheiden ob ein Symbol legal ist (fuer eine EBNF Beschreibung). 52

41 EBNF Programmierung im ganz Kleinen Vier Elemente ( control forms ) die Sie in Java wiederfinden werden Aufreihung ( sequence ) Entscheidung ( decision ) Wiederholung ( reperron ) Rekursion ( recursion ) 54

42 EBNF Beschreibungen haben einen Namen und diese Namen koennen wieder verwendet werden Um kompliziertere Beschreibungen zu erstellen Erstellen einer EBNF Beschreibung ßà Programmieren in Java Aehnliche Schri>e EBNF eine formale Beschreibung Praezise und verstaendlich 55

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44 EBNF Regeln und Beschreibungen EBNF Beschreibung: eine Menge EBNF Regeln Menge: Reihenfolge unwichrg EBNF Regel LHS Hat 3 Bestandteile Linke-Seite (Lei-Hand Side, LHS), Rechte-Seite (Right-Hand Side, RHS), trennt LHS von RHS, ausgesprochen ist definiert als LHS RHS Ein Wort (kursiv, kleingeschrieben) der Name der EBNF Regel 58

45 RHS Die Beschreibung fuer den Namen (d.h., der LHS) Kann enthalten Namen Buchstaben ( stellen den Buchstaben da, d.h. wir erwarten diesen Buchstaben und keinen anderen) KombinaRonen der vier Kontrolelemente ( control forms ) (auf der naechsten Seite) 59

46 Control forms (zum Kombinieren) Aufreihung Von links nach rechts gelesen Reihenfolge ist wichrg Aufreihung Beispiel iniealen T R G 61

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49 Control forms (zum Kombinieren) Op:on Element in [ und ] (eckige Klammern) ( square bracket ) Kann gewaehlt werden, muss aber nicht Op:on Beispiel vorzeichen [ + - ] 65

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51 EBNF Beispiel 69