Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- dydaktyka:cprog:2015:loops [2015/10/29 09:28]
pkleczek [Zadanie 3]
+++ — (current)
@@ Line 1: / Line 1: @@
-======  Pętla "while", formatowanie kodu, debuggowanie ======
-===== Cel laboratorium =====
-  * Omówienie priorytetów operatorów.
-  * Zapoznanie z pętlą ''while'' i ''do-while''.
-  * Zasady formatowania kodu.
-  * Umiejętność posługiwania się //debuggerem//.
-===== Priorytet operatorów =====
-Priorytet operatorów oznacza to samo, co kolejność działań w matematyce -- operator o wyższym priorytecie zostanie wykonany najpierw, a gdy obok siebie stoją, to operacje są wykonywane od lewej do prawej (chyba, że sam operator działa inaczej, o czym za chwilę).
-Przykładowo -- w matematyce -- wyrażenie $(2+2 \cdot 2) \cdot 2$ zostanie obliczone w następujących krokach:
-  - Obliczenie wartości w nawiasie:
-    - Obliczenie $2 \cdot 2 = 4$
-    - Obliczenie $2 + 4 = 6$
-  - Obliczenie $6 \cdot 2 = 12$
-Dlaczego tak? Ponieważ -- mówiąc językiem programisty -- nawiasy mają najwyższy priorytet, a mnożenie ma wyższy priorytet od dodawania.
-Zapoznaj się z [[http://en.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence|tabelą priorytetów operatorów]] w języku C (**uwaga:** wielu z zawartych w niej operatorów jeszcze nie znasz, lecz część z nich wprowadzimy sukcesywnie na kolejnych zajęciach). \\
-Zwróć uwagę na kolumnę //Associativity//, czyli "kierunek wiązania". Oznacza to, która strona operatora zostanie obliczona w pierwszej kolejności (np. //Left-to-right// oznacza, że najpierw obliczona zostanie lewa strona operatora) i niejako "w którą stronę działa operator" -- przykładowo operator przypisania ''='' przypisuje wartość stojącą po jego **prawej** stronie zmiennej stojącej po **lewej** stronie, zatem jego kierunek wiązania to **Right-to-Left**.
-Tak więc, można stwierdzić, że //każde wyrażenie w języku C ma pewną wartość, obliczoną zgodnie z priorytetami i kierunkami wiązania operatorów//.
-:!: Nie musisz pamiętać całej tej terminologii, lecz **musisz kojarzyć** o co w tym wszystkim chodzi.
-----
-**Zadanie 1** \\
-Napisz program sprawdzający, czy dla zadanej przez użytkownika liczby $x$ zachodzi $4 < x < 6$. \\
-Przetestuj swój program dla $x = 5$.
-===== Pętla "while" =====
-Pętla ''while'' wykonuje instrukcję dopóty, dopóki spełniony jest warunek testowy (tzn. wyrażenie podane jako warunek ma wartość niezerową).
-Ogólna postać:
-<code>
-while (wyrażenie_testowe)
-    instrukcja
-</code>
-Pętla ''while'' to //pętla z warunkiem wejścia//, co oznacza że warunek sprawdzany jest **przed** każdym jej obiegiem (także pierwszym).
-Zazwyczaj zechcesz gdzieś wewnątrz pętli zmieniać wartości zmiennych tak, aby warunek wejścia stał się fałszywy :)
-----
-**Przykład** \\
-Obliczanie silni za pomocą pętli ''while'' -- porównaj z [[http://home.agh.edu.pl/~pkleczek/dokuwiki/doku.php?id=dydaktyka:cprog:2015:conditionals#petla_for|programem]] wykonującym to samo zadanie z użyciem pętli ''for''.
-<code c>
-#include <stdio.h>
-int main()
-{
-    int s, n, i;
-    printf("Podaj liczbe naturalna n: ");
-    scanf("%d", &n);
-    s = 1;
-    i = 1;
-    while (i <= n) {
-        s *= i;
-        i = i + 1;
-    }
-    printf("%d! = %d\n", n, s);
-    return 0;
-}
-</code>
-Która pętla Twoim zdaniem lepiej nadaje się do tego zadania?
-Dobra praktyka programistyczna mówi: \\
-//Stosuj pętlę ''for'' tylko wtedy, gdy dokonujesz zarówno inicjalizacji, jak i aktualizacji. We wszystkich innych przypadkach lepiej (czytelniej) użyć pętli ''while''.//
-----
-**Zadanie 1** \\
-Napisz program obliczający wynik $n \cdot k$ dla zadanych liczb całkowitych $n$ i $k$. Użyj pętli ''while''. \\
-//Wskazówka: $n \cdot k = \underbrace{n + n + \ldots + n}_{k \text{ razy}}$//
-===== Pętla "do-while" =====
-Pętla ''do-while'', podobnie jak pętla ''while'' wykonuje instrukcję dopóki spełniony jest warunek testowy.
-Ogólna postać:
-<code>
-do
-    instrukcja
-while (wyrażenie_testowe);
-</code>
-:!: Zwróć uwagę na średnik występujący po ''%%while (...)%%''!
-Różnica między dwoma typami pętli ''while'' polega na tym, że ''do-while'' to //pętla z warunkiem wyjścia// -- oznacza to, że warunek sprawdzany jest **po** każdym obiegu pętli (a więc petla wykona się **co najmniej raz**).
-----
-**Przykład**
-<code c>
-#include <stdio.h>
-int main(void)
-{
-    int i = 0;
-    printf("Poczatek petli \n\n");
-    do {
-        printf("Wartosc zmiennej 'i' wynosi %d \n", i);
-        i = i + 1;
-    } while (i < 5);
-    printf("\nKoniec petli");
-    return 0;
-}
-</code>
-----
-W praktyce programiści starają się unikać stosowania ''do-while'', gdyż:
-  * umieszczanie warunku na końcu pętli zmniejsza czytelność kodu, natomiast
-  * bez trudu można tak zmienić kod, aby zastąpić pętlę ''do-while'' pętlą ''while''.
-Uogólnienie powyższej zasady brzmi: \\
-//Lepiej stosować pętle z warunkiem wejścia (''while'', ''for''), a nie wyjścia (''do-while'').// (nbsp) [size=10](z tych samych powodów, co podane powyżej)[/size]
-----
-**Zadanie 1** \\
-Napisz program, który prosi użytkownika o podanie liczby całkowitej większej od $0$. Program powinien zakończyć działanie dopiero wtedy, gdy użytkownik podał poprawną wartość.
-**Zadanie 2** \\
-Napisz program losujący liczbę z przedziału $[0;100]$ tak długo aż wylosuje liczbę z przedziału $[10;15]$. \\
-Do losowania liczb służy funkcja [[http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/rand/?kw=rand|rand()]] z biblioteki //stdlib.h//.
-===== Formatowanie kodu =====
-Jedną z zasad tworzenia czytelnego kodu jest umiejętne stosowanie wcięć (//indent//), które oznaczają "poziom zagłębienia" kodu. \\
-Choć kompilator C pomija znaki białe (a więc m.in. wcięcia i znaki nowej linii), to jednak dla człowieka taki kod byłby ciężki do odczytania.
-Zasada brzmi:
-  * początek nowego bloku instrukcji oznacza zwiększenie ilości wcięć o jeden poziom
-  * koniec bloku instrukcji oznacza zmniejszenie ilości wcięć o jeden poziom
-Zazwyczaj stosuje się wcięcie szerokości jednego tabulatora bądź czterech spacji.
-Przykład:
-<code c>
-int main () {
---->if (1) {
---->--->printf("Hello");
---->--->printf("World!\n");
---->}
-}
-</code>
-:!: Kwestia formatowania to rzecz umowna -- istnieją różne szkoły formatowania, a programiści toczą o to nieustanne "święte wojny". Najważniejsza zasada brzmi: **Stosuj reguły __konsekwentnie__!**
-==== Autoformatowanie kodu z użyciem IDE ====
-Całą tą "czarną robotę" związaną z formatowaniem może za Ciebie [[https://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_development_environment|IDE]] (tu: CodeBlocks).
-Aby automatycznie sformatować kod, kliknij prawym przyciskiem myszy na oknie edytora tekstu i wybierz z menu kontekstowego opcję //Format use AStyle//.
-Aby zmienić ustawienia autoformatowania wejdź w //Settings -> Editor...// i z listy z ikonami po lewej wybierz //Source formatter//. \\
-W przykładach na zajęciach stosuję następujące opcje formatowania:
-  * zakładka //Style//
-    * Bracket style: K&R
-  * zakładka //Indentation//
-    * (bez zmian)
-  * zakładka //Formatting//
-    * Pad empty lines around header blocks (e.g. 'if', 'while'...) -- zaznaczone
-    * Insert space padding around operators -- zaznaczone
-    * (pozostałe opcje odznaczone)
-===== Debuggowanie =====
-Zdarza się, że choć program nie zawiera błędów składniowych (czyli kompiluje się bez problemów i da się go uruchomić), to jednak nie działa zgodnie z oczekiwaniami. W takich sytuacjach do zdiagnozowania przyczyny problemu przydaje się narzędzie o nazwie //debugger//.
-**Debugger** (nazwa czasem tłumaczona na polski jako "odpluskwiacz" :-)) służy do krokowego wykonania programu (czyli instrukcja po instrukcji), z możliwością podglądu stanu programu (a więc m.in. wartości zmiennych) po każdym kroku.
-:!: Debugger nie jest częścią języka -- to narzędzie dostarczane (zazwyczaj) w ramach zintegrowanego środowiska programistycznego.
-Podczas procesu debuggowania korzysta się z **//breakpoint//**-ów, które mówią debuggerowi tyle -- "koniecznie zatrzymaj się tutaj".
-[size=10](Ciekawi Cię, skąd się wzięła nazwa //bug//? -- Przeczytaj w wolnej chwili [[https://en.wikipedia.org/wiki/Software_bug#Etymology|ten]] krótki fragment.)[/size]
-==== Debuggowanie w CodeBlocks ====
-Do nauki wykorzystaj poniższy kod:
-<code c>
-#include <stdio.h>
-#include <stdlib.h>
-int main()
-{
-    int i;
-    int n = 2;
-    printf("Zaczynamy...\n");
-    for (i = 1; i < 5; i++) {
-        n = n * n;
-    }
-    printf("Wynik = %d\n", n);
-}
-</code>
-(W razie problemów z uruchomieniem debuggera zaglądnij do [[http://home.agh.edu.pl/~pkleczek/dokuwiki/doku.php?id=dydaktyka:cprog:faq#dlaczego_debugger_nie_zatrzymuje_sie_na_breakpointach|FAQ]].)
-Debuggowanie krok po kroku:
-  - Aby móc przystąpić do debuggowania, dodaj choć jeden breakpoint. W tym celu przejdź do linijki z pierwszą instrukcją ''printf()'' i wybierz //Debug -> Toggle breakpoint// -- po lewej stronie, koło numeru wiersza, pojawi się czerwona kropka (symbol breakpoint-u).
-  - Wybierz //Debug -> Start/Continue// -- uruchomiony zostanie proces debuggowania.
-  - Aby zobaczyć podgląd zmiennych, wybierz //Debug -> Debugging windows -> Watches//
-  - Przejdź program krok po kroku (//Debug -> Next line//), aż do jego zakończenia, i obserwuj zmiany wartości zmiennych oraz zawartości okna konsoli.
-W oknie //Watches// w pierwszej kolumnie możesz podać w wolnym polu u dołu dowolne poprawne wyrażenie -- jego wartość zostanie automatycznie obliczona zgodnie z bieżącym stanem programu. \\ Dodaj wyrażenie ''x + 8 < 20'' i ponownie prześledź zmianę wartości tego wyrażenia podczas kolejnych obiegów pętli.
-Czasem interesuje Cię podgląd stanu programu tylko w kilku określonych miejscach -- dodaj w nich breakpointy, a następnie przechodź pomiędzy nimi (czyli wykonuj automatycznie wszystkie instrukcje pomiędzy obecnym, a kolejnym breakpointem) za pomocą //Debug -> Start/Continue//. \\
-Dodaj drugi breakpoint przy drugim wywołaniu ''printf()''. Uruchom debuggowanie, a następnie ponownie wybierz //Debug -> Start/Continue//.
-:!: Pod kątem dalszych studiów na kierunku Inżynieria Biomedyczna zapamiętaj -- **MATLAB także posiada debugger**! :-D
-===== Zadania podsumowujące =====
-==== Zadanie 1 ====
-([size=10]poziom trudności:[/size] {{stars>4/4}})
-Napisz program, który wypisze na ekran taki fragment:
-<code>
-2 3
-3 1
-1 2
-</code>
-Użyj pętli ''for''.
-//Wskazówka 1: Pętle, podobnie jak instrukcje warunkowe, można zagnieżdżać. Pętla wewnętrzna wykonuje swój pełny zakres powtórzeń w każdym cyklu pętli zewnętrznej.// \\
-//Wskazówka 2: Przydatny może być operator "modulo"...//
-==== Zadanie 2 ====
-([size=10]poziom trudności:[/size] {{stars>2/4}})
-Napisz program, który dla zadanej liczby całkowitej obliczy sumę jej cyfr. \\
-Przykład: dla $196$ poprawnym wynikiem jest $1 + 9 + 6 = 16$
-//Wskazówka: Wykorzystaj własność [[dydaktyka:cprog:2015:data_types#arytmetyka_liczb_w_c_-_pulapki|dzielenia i obcięcia w języku C]].//
-==== Zadanie 3 ====
-([size=10]poziom trudności:[/size] {{stars>3/4}})
-Napisz program obliczający pierwiastek kwadratowy zadanej liczby [[https://pl.wikipedia.org/wiki/Metody_obliczania_pierwiastka_kwadratowego#Metoda_babilo.C5.84ska|metodą babilońską]] (krok 1-3). Przerwij obliczenia, gdy różnica między kolejnymi przybliżeniami jest mniejsza niż $10^{-4}$.
-//Wskazówka: Jako pierwsze oszacowanie możesz przyjąć $\sqrt{S} \approx S$ ;-) //
-[size=10]Być może zastanawiasz się: //Po co ręcznie obliczać pierwiastek? Przecież można skorzystać z wbudowanej funkcji [[http://www.cplusplus.com/reference/cmath/sqrt/|sqrt()]]! // \\
-Owszem, lecz jeśli nie potrzebujesz mega-dużej dokładności, to metodą babilońską uzyskasz wystarczająco dobry wynik o wiele, wiele szybciej.[/size]

Joanna Jaworek-Korjakowska

User Tools

Site Tools

Differences

Page Tools