Algoritmus

Algoritmus

• schématický postup
• řešení určitého problému
• vždy má jeden začátek a minimálně jeden konec
• vstupy a výstupy
• musí splňovat: konečnost, obecnost, determinovanost, jednoznačnost a efektivnost

Konečnost

• = konečný počet kroků
• výjimku tvoří reaktivní procesy

Obecnost

• = řešit obecný problém
• 1 + 1 vs. a + b

Determinovanost

• = pro stejné vstupy vyřeší problém se stejnými výstupy
• výjimku tvoří náhodné algoritmy

Jednoznačný

• = musí být jasné, co každý krok provede
• důvod existence programovacích jazyků

Efektivnost

• = musí šetřit zdroje počítače
• některé problémy nejsou na aktuálních PC řešitelné v relativně rychlém čase
• skoro všechny problémy lze zrychlovat

Reprezentace

Reprezentace

• různé způsoby
• různé standardy
• mělo by být zřejmé k čemu slouží
• jasně definované kroky

Textově

• slovní popis
• nepřesné, náchylné na chyby
• některé věci nelze přesně popsat
• zbytečné informace navíc

Strukturogramy

• zápis do tabulek
• velké a nepřehledné značení
• nelze používat na větší algoritmy

Vývojové diagramy

• předdefinované tvary s jasným účelem
• velmi jednoduché
• nejpoužívanější typ obecného zápisu

Začátek

Konec

Vstup a výstup

• vypsání údajů uživatelovi
• získání údajů od uživatele

Příkazy

• vykonání určitých příkazů

Podmínka

• porovná, zda tvrzení je platné
• dvě odnože — musí se pojmenovat
• pravda/nepravda nebo obdobně

Cyklus

• provede uvedené bloky pro určité data — cyklus dat

Tunel

• propojení dvou částí diagramu
• používané pro přehlednost

Ukázky

Vývojové diagramy

PRÁCE

Vytvořte vývojové diagramy na papír nebo v programu Visio (popř. na stránce draw.io).

• sečtení čísel od 1 do zadaného čísla
• výpočet obvodu a obsahu kruhu o zadaném poloměru
• přechod se semaforem
• největší číslo ze tří zadaných

Programovací jazyk

Programovací jazyk

• sekvence příkazů k řešení problému
• používají se algoritmy
• implementace algoritmu je konkrétní
• např. C#, Java, C++, ...

Strojový kód

• = binární soubor s instrukcemi
• nemusí fungovat na různých počítačích
• např. .exe
• v podstatě v něm nelze programovat
• Assembler

Kompilace

• = převedení programu v programovacím jazyce do strojového kódu
• logická struktura
• samotný program se může zkompilovat i pro jiné počítače

Kompilované jazyky

• programy jsou nejdříve kompilovány a potom jsou spouštěny
• rychlejší, lepší bezpečnost
• většina jazyků

Interpretované jazyky

• programy jsou kompilovány až při spuštění
• vždy musí být nainstalován určitý software

C#

C#

[sí šárp]

• programovací jazyk
• velmi známý
• dobrý pro začátečníky
• .NET Core = pro všechny OS / .NET Framework
• konzolové aplikace, později formuláře

Projekt

Vytvoření projektu

• zapnutí Visual Studia
• založení konzolové aplikace
• .NET Framework vs. .NET Core

Spuštění programu

Proměnné

Proměnná

• uložení dat v programu
• data se ukládají v operační paměti (RAM)
• musí mít určené jméno a datový typ
• její hodnotu lze měnit
• deklarace

Jméno

• používáme na více místech v kódu
• mělo by být výstižné a krátké
• používáme zejména anglické názvy
• jména mohou v jednom bloku existovat pouze jednou

Datový typ

• určení co daná proměnná obsahuje
• píše se vždy před jméno proměnné
• ukládáme jako binární hodnotu

Celé číslo

• short/int/long
• short: -32 768 až +32 767
• int: -2 147 483 648 až +2 147 483 647
• long:
  -9 223 372 036 854 778 až +9 223 372 036 854 775

Celé číslo

Kladné celé číslo

• ushort/uint/ulong
• větší kladný rozsah, nemá znaménko
• ushort: 0 až +65 535
• uint: 0 až +4 294 967 295
• ulong: 0 až +18 446 744 073 709 551 615

Kladné celé číslo

Znak

• char
• lze uložit jen jeden znak

Znak

Text

• string
• řetězec znaků

Text

Pravdivostní hodnota

• boolean
• pouze dvě hodnoty: true a false

Pravdivostní hodnota

Číslo s desetinnou čárkou

• float/double/decimal
• float: přesnost cca 6 číslic
• double: přesnost cca 15 číslic
• decimal: přesnost cca 28 číslic

Číslo s desetinnou čárkou

Přepisování hodnoty

• u proměnných lze přepisovat hodnotu

Přepisování hodnoty

Konstanty

• hodnota musí být definována již při deklaraci
• hodnotu nelze změnit
• speciální proměnná
• šetří výpočetní nároky

Konstanty

Konzole

Konzole

• třída Console — konzole
• komunikace mezi programem a uživatelem
• zapisování a čtení

Třída

• seskupení vlastností a metod
• vlastnost — speciální proměnná
• metoda — rozdělení příkazů
• přístup pomocí .

Metody a funkce

• část kódu, kterou lze zavolat
• přijímá parametry
• vrací návratovou hodnotu a nebo nic

Vypisování

• hodnoty, které lze převést na text, můžeme vypsat
• Console.Write() vs. Console.WriteLine()

Vypisování

Čtení textu

• přečte zadaný text uživatelem až do stisknutí enteru
• zadaný text můžeme uložit do proměnné

Čtení textu

Nadpis konzole

• pomocí vlastnosti Title
• textová hodnota

Nadpis konzole

Barvy

• ConsoleColor — předpřipravená třída
• všechny barvy, které podporuje konzole
• přístup pomocí . a jména barvy

Barva pozadí

• vlastnost na třídě Console
• BackgroundColor
• jakákoliv hodnota z ConsoleColor
• všechen text zapsán potom bude mít pozadí dané barvy

Barva pozadí

Barva pozadí — skládání

Barva popředí

• vlastnost na třídě Console
• ForegroundColor
• jakákoliv hodnota z ConsoleColor
• všechen text zapsán potom bude mít barvu dané barvy

Barva popředí

Resetování barvy

• metoda ResetColor() ve třídě Console
• nastaví základní barevné hodnoty konzole

Viditelnost kurzoru

• skryje/zobrazí blikající čárku kurzoru
• vlastnost CursorVisible ve třídě Console
• boolean hodnota

Viditelnost kurzoru

Vymazání konzole

• vymaže obsah konzole
• psaní začne na pozici 0, 0
• metoda Clear ve třídě Console

Vymazání konzole

Výrazy

• určeno k úpravě proměnných
• výsledek výrazu můžeme znovu uložit do proměnné
• např. matematické operace

Matematické operace čísel

• každý jazyk obsahuje základní matematické operace
• sčítání, odečítání, násobení, dělení

Matematické operace čísel

Spojení řetězců

• řetězce můžeme spojovat s jinými proměnnými
• proměnné musí být možné přepsat do textové podoby
• speciální operátor +

Spojení řetězců

Konverze

Konverze

• = převádění
• často potřebujeme převést hodnoty mezi sebou
• textový řetězec → celé číslo

Řetězec

• převedení hodnot na textovou hodnotu
• hodnoty můžeme dále upravovat

Implicitní převody

• stejné datové typy
• převáděný datový typ se do jiného datového typu vejde
• vždy zůstane zachována hodnota

Explicitní převody

• převáděný datový typ se do jiného datového typu nemusí vejít
• přenost či nějaká data — hodnoty se mohou ztratit

Konverze pomocí datových typů

• u většiny datových typů
• předpřipravená metoda Parse

Konverze pomocí Convert

• předpřipravená třída Convert
• různé převádění hodnot mezi datovými typy

Neplatné hodnoty

• když zadáme špatnou hodnotu, program vyvolá výjimku a spadne
• více o výjimkách si řekneme později

Limity Parse

• nepovoluje null hodnoty

Limity Convert

• povoluje null hodnoty

Složené přiřazení

• zrychlený zápis operací v C#
• skoro na všechny operátory

Ukázky

Složitější matematické operace

Třída Math

• předpřipravená třída pro složitější operace
• např. mocniny, odmocniny, absolutní hodnota, zaokrouhlování, ...
• konstanty: π, ε

Zaokrouhlování

Trigonometrické

Různé operace

Konstanty

Textové funkce

Textové funkce

• slouží k úpravě či čtení údajů z textu
• např. zjištění délky textu, smazání bílých znaků, nahrazení
• např. změna velikosti písmen, zjištění zda text obsahuje zadané slovo, ...

Podmínky

Podmínka

• způsob větvení programů
• podmiňujeme volání dalších příkazů
• zjištujeme, zda je nějaké tvrzení platné
• booleanova hodnota

Základní podmínka

Neplatné tvrzení

Porovnání rovnosti hodnot

• operátor ==
• vrací booleanovu hodnotu
• exaktní porovnávání hodnot
• stejné datové typy

Nerovnost

Operátor !

• opačná hodnota booleanovy hodnoty
• true → false
• false → true

Větší jak

• číselné datové typy
• >

>=

Menší jak

• číselné datové typy
• < či <=

Kombinování booleanových hodnot

Kombinování hodnot

• dvě podmínky zároveň
• neplatí ani jedna z nich
• platí alespoň jedna z nich

Zároveň — &&

• and
• všechny části musí být platné — hodnoty true

Nebo — ||

• or
• alespoň jedna část musí být platná — hodnoty true
• jakmile narazíme na pravdivou hodnotu, další se již neověřují

Pokročilé kombinace

Další větvení

Další větvení

• podmínky můžeme vkládat do sebe
• můžeme přidat blok, který se zavolá, pokud podmínka není splněna

Jinak — else

Jinak a pokud — else if

.Contains()

Iterace

Iterace

• = cyklus, opakování, procházení
• opakování daných přikazu po nějakou dobu

Příkaz while

• příkazy se volají do té doby, když je hlavní podmínka platná — hodnoty true

Příkaz for

• speciální cyklus, ve kterém se automaticky používají proměnné
• není potřeba psát zdlouhavé while bloky

Části for

Aritmetické operátory

Známé operátory

Zbytek po dělení

• číselné datové typy
• určení, jaké číslo zůstane po dělení jiným číslem
• nejčastější využití: zda je čislo liché/sudé
• značíme %

Zbytek po dělení

Inkrementace / Dekrementace

(In/De)krementace

• slouží k zvětšení a zmenšení číselných hodnot
• vždy o jedna
• zjednodušení zápisů
• dva typy: postfix a prefix

Zkrácení zápisu

Postfix / prefix

• postfix — k modifikaci dojde až po získání hodnoty
• prefix — k modifikaci dojde před získáním hodnoty

Postfix / prefix

Kurzor v konzoli

Kurzor v konzoli

• můžeme určit kde se nachází kurzor
• na daném místě můžeme z kódu zapisovat či může zapisovat uživatel
• komplexnější vypisování

Kurzor v konzoli

• vlastnost CursorTop a CursorLeft

Velikost konzole

• šířka a výška konzole
• čtení i nastavení

Maximální velikost konzole

• hodnota nelze měnit

Řetězce

Interpolace řetězců

• zrychlený zápis složitých textů

Escape znak

• speciální sekvence s určeným významem
• nebo zruší význam následujícího znaku
• např. uvozovky v textu

Formátování

https://docs.microsoft.com/cs-cz/dotnet/csharp/programming-guide/strings/#string-escape-sequences

Pole

Pole

• způsob uložení dat
• stejný datový typ
• vždy nastavujeme velikost pole


• data se postupně za sebe ukládají a můžeme je číst a měnit

Vytvoření

Reprezentace v paměti

Index

• číselné označení položky v sekvenci
• začínáme od nuly — setříme si velikost

Přístup k záznamům

• přistupujeme pomocí indexu
• můžeme přistupovat do jakékoliv hodnoty v poli
• rozmezí: 0 až n-1, kde n je velikost pole

Čtení záznamů

Zapisování záznamů

• k čemu by pole byli bez možnosti zapisovat...
• můžeme zapisovat do jakéhokoliv záznamu
• rozmezí: 0 až n-1, kde n je velikost pole

Čtení záznamů

Špatný přístup

• při přístupu do špatného indexu se vyvolá výjimka
• System.IndexOutOfRangeException:
Index je mimo hranice pole

Motivace

Proč se používají

• umí spravovat spoustu dat najednou
• přidávají přehlednost kódu
• jsou logicky poskládané

Co nahrazují

Procházení pole

Pomocí cyklu while

Pomocí cyklu for

Cyklus typu foreach

• velmi podobný for
• neurčujeme pořadí ani styl čtení
• přečte vše

Možnosti iterace

Ukočení iterace

• všechny typy cyklů, které jsme si ukázali, podporují ukončení
• při zavolání příkazu se aktuální cyklus ukončí a příkazy pokračují za ním
• klíčové slovo break

Ukázka

Zanechání aktuálního průchodu

• všechny typy cyklů, které jsme si ukázali, podporují zanechání
• při zavolání přikazu se aktuální průchod ukončí
• může-li cyklus pokračovat, pokračuje a nebo se volají příkazy po cyklu
• klíčové slovo continue

Ukázka

Rychlá inicializace

• pole můžeme inicializovat ihned při vytvoření
• tedy nastavíme hodnoty pole
• neurčujeme velikost pole

Třída Array

Třída Array

• pomocná třída pro podporu práce s poli
• např. seřazení, zda obsahuje položku, ...

Seřazení

• metoda Sort

Přehození pořadí

• metoda Reverse

Index prvku

• metoda IndexOf

Rozdělení textových řetězců

Rozdělení textových řetězců

• textová funkce Split
• vrací pole textových hodnot rozdělených parametrem
• parametrem je znak určující separaci

Ukázka