Skrypt zawiera wiadomości z podstaw programowania obowiązujące na studiach informatycznych. Układ treści odpowiada programowi wykładów, które autor prowadzi na Wydziale Matematyki i Informatyki Uniwersytetu Warmińsko – Mazurskiego w Olsztynie. Celem skryptu jest pomoc studentom w nauce zasad rozwiązywania zadań za pomocą komputera. Dotyczy to przede wszystkim: projektowania struktury danych, opracowania algorytmu, oceny jego efektywności obliczeniowej, stosowania odpowiednich technik i narzędzi programowania. Omówiono również zakres zastosowań, metody i narzędzia inżynierii oprogramowania – nauki o optymalnych sposobach tworzenia złożonych systemów informatycznych. Jako narzędzie do przedstawiania algorytmów opisano język Pascal – łatwy do zrozumienia, wystarczający do rozwiązywania wielu problemów. Opis języka uzupełniono zadaniami stanowiącymi ilustrację pojęć teoretycznych przedstawionych w pierwszych rozdziałach, dotyczących konstrukcji oraz metod implementacji różnego rodzaju algorytmów.

PRZEDMOWA

1. WPROWADZENIE

   1. Podstawowe definicje

   2. Odwrotna notacja polska

   3. Paradygmaty programowania

   4. Kodowanie symboli, tekstów, licz w komórkach komputera

      1. Przekształcenie liczb z jednego systemu pozycyjnego na inny

      2. Kodowanie symboli, teksów

      3. Kodowanie liczb całkowitych

      4. Kodowanie liczb rzeczywistych

   5. Struktura i wykonanie komend maszynowych

   6. Krótka historia języków programowania

   7. Translatory

   8. Narzędzia informatyczne

   9. Klasyfikacja oprogramowania komputerów

   10. Proces rozwiązywania problemów prostych

   11. Zadania do ćwiczeń

2. ALGORYTMY, METODY OPISYWANIA ALGORYTMÓW

   1. Klasyfikacja algorytmów

   2. Pseudokod

   3. Schematy blokowe

   4. Tablice decyzyjne

   5. Zadania do ćwiczeń

3. ZŁOŻONOŚĆ I EFEKTYWNOŚĆ OBLICZENIOWA ALGORYTMÓW

   1. Klasy złożoności problemów kombinatorycznych

   2. Algorytmy przybliżone, metod typu Monte Carlo

      1. Algorytmy przybliżone

      2. Rozkłady jednostajne i normalne wartości losowych

      3. Generatory wartości losowych

      4. Przykład obliczania całki oznaczonej metodą typu Monte Carlo

   3. Analiza porównawcza algorytmów rekurencyjnych i iteracyjnych

   4. Zadania do ćwiczeń

4. STRUKTURY DANYCH

   1. Proste typu danych

   2. Strukturalne typy danych

5. METODY IMPLEMENTACJI ALGORYTMÓW

   1. Podstawowe konstrukcje programistyczne

      1. Zasady ogólne dotyczące implementacji algorytmów

      2. Modularyzacja algorytmów

      3. Struktury blokowe (zasięg ważności deklaracji obiektów)

   2. Implementacja algorytmów z wykorzystaniem proceduralnych języków programowania

   3. Podstawowe pojęcia programowania obiektowego

      1. Obiekty w życiu codziennym

      2. Obiekt jako pojęcie informatyczne, klasy obiektów

   4. Zasady implementacji algorytmów w językach programowania obiektowego

   5. Metody weryfikacji poprawności programów

6. PODSTAWOWE OPERACJE WYKONYWANE NA LISTACH DANYCH

   1. Wyszukiwanie danych w ciągu uporządkowanym

   2. Sortowanie danych

      1. Proces sortowania danych

      2. Sortowanie bąbelkowe

      3. Sortowanie poprzez selekcję

      4. Sortowanie przez wstawianie

      5. Sortowanie szybkie (QuickSort)

   3. Scalanie ciągów uporządkowanych

   4. Sortowanie zewnętrzne (plików)

   5. Generowanie permutacji losowych

   6. Problemy i metody szeregowania

   7. Zadania do ćwiczeń

7. JĘZYK PROGRAMOWANIA PASCAL

   1. Wprowadzenie, alfabet języka i struktura programu

   2. Typy danych

   3. Deklaracje

      1. Deklaracja etykiet

      2. Deklaracja stałych

      3. Deklaracja typów

      4. Deklaracja zmiennych

   4. Instrukcje

      1. Rodzaje instrukcji

      2. Instrukcja przypisania

      3. Instrukcje wywołania procedur, wprowadzenia/wyprowadzenie danych

      4. Instrukcja złożona

      5. Instrukcje warunkowe IF i CASE

      6. Instrukcje określania pętli FOR, WHILE, REPEAT

      7. Zadania do ćwiczeń

   5. Procedury i funkcje

      1. Deklaracje oraz przykłady zastosowań procedur i funkcji

      2. Sposoby porzucenia pętli, procedury programu

      3. Zadania do ćwiczeń

   6. Typy strukturalne

      1. Pojęcie typu strukturalnego

      2. Tablice

      3. Rekordy

      4. Zbiory

   7. Pliki

      1. Deklaracja pliku

      2. Procedury stosowane do wykonania operacji na plikach

      3. Zadania ćwiczeń

   8. Dynamiczne struktury danych

      1. Deklaracja zmiennych dynamicznych

      2. Organizacja struktur danych w postaci stosów i kolejek

      3. Zadania do ćwiczeń

   9. Moduły, biblioteki procedur i funkcji

      1. Deklaracja i użytkowanie modułów w Turbo Pascal

      2. Opis modułów Turbo Pascal

      3. Podstawowe procedury i funkcje modułu GRAPH

      4. Zadania do ćwiczeń

   10. Programowanie obiektowe w systemie Turbo Pascal

       1. Zasady deklaracji, reguły posługiwania się obiektami w Turbo Pascal

       2. Hermetyzacja w programach TP (dyrektywy Private i Public)

       3. Zasady realizacji dziedziczenia w obiektach Turbo Pascal

   11. Zlecenia edytora tekstu systemu Turbo Pascal

8. PODSTAWY PROGRAMOWANIA W JĘZYKU JAVA

   1. Wprowadzenie

      1. Uwagi ogólne

      2. Porównywanie Javy z innymi językami programowania

      3. Instalacja środowiska pracy NetBeans IDE 6.0

      4. Składowe projektów tworzonych w NetBeans IDE 6.0

   2. Główne koncepcje, architektura systemu programowania w języku Java

      1. Projektowanie i wykonanie programów na podstawie koncepcji obiektywności

      2. Niezależność od architektury

      3. Sieciowość, możliwości programowania rozproszonego

      4. Kontrolowanie popełnianych błędów

      5. Architektura systemu programowania Java

   3. Podstawowe typy danych

      1. Typy danych

      2. Liczby całkowite

      3. Liczby rzeczywiste

      4. Znaki, łańcuchy znaków

   4. Zmienne, stałe, wyrażenia

      1. Deklaracja zmiennych

      2. Deklaracja stałych

      3. Operatory Javy, zapis wyrażeń

   5. Instrukcje

      1. Instrukcja przypisanych

      2. Instrukcja złożona (blok)

      3. Instrukcje warunkowe

      4. Instrukcja iteracyjna for

      5. Instrukcja iteracyjna while

      6. Instrukcja iteracyjna do – while

      7. Instrukcje break i continue

      8. Instrukcje throw i try – catch – finalny

   6. Rodzaje klas, zasady ich definicji oraz użytkowania

      1. Definicja klas

      2. Definicja pól danych klasy

      3. Definicja metod klasy

      4. Opis modyfikatorów klas, metod i pól

      5. Zmienne obiektowe, konstruktory

      6. Referencje do samego siebie z wykorzystaniem opcji his

      7. Klasy kontenerowe, wewnętrzne, lokalne

      8. Inicjator statycznych pól danych

      9. Dziedziczenie

      10. Usuwanie obiektów Javy – garbage collection

      11. Klasy abstrakcyjne

      12. Klasa String

      13. Klasa Math

   7. Interfejsy

   8. Wyjątki

      1. Definicja wyjątku

      2. Zasady definicji i zgłaszania wyjątków

      3. Przechwytywanie i obsługa wyjątków

   9. Tablice

   10. Ogólny opis biblioteki, pakietów Javy

   11. Operacyjne wprowadzania/wyprowadzania danych

       1. Statystyczne metody wymiany danych

       2. Klasy I/O strumieni bajtowych

       3. Przesyłanie strumieni bajtowych z filtrowaniem danych

       4. Klasy DatalnputStream, DataOutputStream

       5. Klasy I/O strumieni znakowych w standardzie Unicode

       6. Buforowanie jako metoda zmniejszania liczby odwołań do urządzeń zewnętrznych

       7. Wyodrębnianie składowych w łańcuchach znaków

       8. Klasa File oraz inne przydatne klasy pakietu java.io

   12. Aplety Javy

       1. Przeznaczenie, schemat budowy apletu

       2. Cykl życia apletu

       3. Przykład tworzenia oraz wykonania apletu

   13. Oprogramowanie JFC (Java Foundation Classes)

       1. Opis zawartości JFC

       2. Narzędzie graficzne AWT

       3. Komponenty Swingu

       4. Klasa JComponent

       5. Klasa Toolkit – informacje o systemie i ekranie

9. PODSTAWY INŻYNIERII OPROGRAMOWANIA

   1. Wprowadzenie

      1. Klient a wykonawca

      2. Dziedzina problemowa, dedykowane systemy informatyczne

      3. Kryzys oprogramowania

      4. Walka ze złożonością, narzędzia wspierające

   2. Cechy jakościowe dobrego programu

   3. Modele tworzenia oraz eksploatacji oprogramowania

      1. Przegląd historycznych metod tworzenia SI

      2. Cykl zycia systemu informatycznego

      3. Metoda programowania strukturalnego

      4. Model wodospadu

      5. Realizacja kierowana dokumentami

      6. Podejście obiektowe w inżynierii oprogramowania

      7. Prototypowanie

      8. Realizacja przyrostowa

      9. Montaż z gotowych elementów

   4. Opracowanie koncepcji systemu informatycznego

      1. Zasady prac wykonywanych w fazie strategicznej

      2. Zasady ustalenia priorytetowych etapów i ograniczeń

      3. Ustalenie zakresu i kontekstu przedsięwzięcia

      4. Zakres studium osiągalności

      5. Szacowanie kosztu oprogramowania

      6. Rezultaty fazy strategicznej

   5. Osiąganie wymagań klienta wobec systemu

      1. Trudności w określaniu wymagań

      2. Metody rozpoznawania wymagań, studia osiągalności

      3. Wymagania funkcjonalne

      4. Metody specyfikacji wymagań funkcjonalnych

      5. Formularz wymagań funkcjonalnych

      6. Wymagania niefunkcjonalne

      7. Słownik terminów

      8. Zawartość dokumentu opisującego wymagania klienta wobec tworzonego systemu

   6. Analiza dziedziny problemowej, modelowanie systemu informatycznego

      1. Cele oraz zasady budowy modeli

      2. Pojęcia dotyczące metodyk strukturalnych tworzenia modelu

      3. Podstawowe pojęcia dotyczące metodyk obiektowych

      4. Możliwość zastosowań języka UML

   7. Projektowanie

      1. Podstawowe zadania etapu projektowania

      2. Metody realizacji zadań projektowych

      3. Poprawność i jakość projektu

      4. Narzędzia CASE wykorzystanie na etapie projektowania

      5. Podstawowe elementy dokumentacji wynikowej etapu projektowania

   8. Implementacja (kodowanie)

      1. Efektywność i niezawodność – podstawowe cele kodowania

      2. Zasady zwiększenia niezawodności oprogramowania

      3. Metody zmniejszania liczby błędów w trakcie kodowania

      4. Środowiska implementacji

      5. Narzędzia RAD i CASE wspomagające kodowanie

      6. Zawartość dokumentacji wynikowej etapu kodowania

   9. Opracowanie dokumentacji użytkownika

   10. Testowanie

       1. Problemy testowania

       2. Kilka pojęć dotyczących testowania

       3. Metody testowania modułów programowych

       4. Metody testowania podsystemów, systemu w całości

       5. Inne rodzaje testowania systemu informatycznego

       6. Wymagania do testowania systemów krytycznych

       7. Narzędzia, strategie, czynniki sukcesu testowania

       8. Dokumentacja etapu testowania

   11. Narzędzia CASE

       1. Klasyfikacja, schemat budowy CASE

       2. Możliwości narzędzi CAST wspierających testowanie

       3. Kryteria oceny narzędzi CASE

       4. Trudności we wdrażaniu, kierunki rozwoju CASE

   12. Wdrażanie oraz konserwacja systemu informatycznego

   13. Zadania do ćwiczeń

BIBLIOGRAFIA

ZAŁĄCZNIKI

Załącznik 1. Przykładowe tematy zadań do kolokwium i egzaminów

Załącznik 2. Tablica kodów ASCII

Załącznik 3. Tablica kodów binarnych alfabetu Base64

Załącznik 4. Opis programów zawartych na załączonym dysku CD