Programowanie proceduralne

- wiedza z zakresu matematyki na poziomie maturalnym

- umiejętność obsługi komputera działającego w środowisku Windows lub UNIX/GNU Linux

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 62 godz.):

- udział w wykładach - 30 godz.

- udział w laboratoriach – 30 godz.

- konsultacje z nauczycielem akademickim- 2 godz.

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 78 godz.):

- przygotowanie do wykładu - 15 godz.

- przygotowanie do ćwiczeń – 15 godz.

- pisanie prac, projektów- 16 godz.

- czytanie literatury- 16 godz.

- przygotowanie do kolokwium - 16 godz.

Łącznie: 140 godz. (5 ECTS)

W1 - zna zasady programowania proceduralnego i strukturalnego oraz potrafi wymienić korzyści wynikające ze stosowania tych paradygmatów (Informatyka stosowana: K_W06, K_W10, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06)

W2 - zna składnię języka C: typy danych, instrukcje sterujące, operatory (Informatyka stosowana: K_W06, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06)

W3 - zna definicję pojęć: kompilacja, kod maszynowy, assembler, plik źródłowy, plik nagłówkowy, dyrektywy preprocesora (Informatyka stosowana: K_W05, K_W06, K_W11, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06)

W4 - posiada podstawową wiedzę teoretyczną oraz praktyczną dotyczącą opisu i analizy algorytmów oraz rozumie pojęcie złożoności obliczeniowej algorytmów (Informatyka stosowana: K_W04, Automatyka i robotyka:K_W04, K_W06)

W5 - posiada podstawową wiedzę dotyczącą ograniczeń dotyczących reprezentacji symboli i liczb w komputerze (nadmiar, niedomiar, precyzja obliczeń) (Informatyka stosowana: K_W03, K_W06, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06)

W6 - zna najczęściej wykorzystywane pliki nagłówkowe i funkcje z biblioteki standardowej C: stdio.h, stdlib.h, math.h (Informatyka stosowana: K_W06, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06)

W7 - zna przynajmniej jedno środowisko programistyczne zawierające kompilator języka C działające w środowisku Windows lub UNIX/Linux (Informatyka stosowana: K_W06, Automatyka i robotyka: K_W04, K_W06, K_W07)

U1 - potrafi formować algorytmy i programować je w języku C z zachowaniem zasad programowania proceduralnego (Informatyka stosowana: K_U01, K_U08, Automatyka i robotyka: K_U11)

U2 - potrafi posługiwać się wybranymi narzędziami programistycznymi (kompilator, IDE) w celu stworzenia prostych aplikacji konsolowych oraz wyszukiwania błędów w ich działaniu (debugger) (Informatyka stosowana: K_U08, Automatyka i robotyka: K_U09, K_U11)

U3 - potrafi napisać program, który komunikuje się z użytkownikiem za pomocą terminala oraz potrafi wczytać/zapisać dane z pliku (Informatyka stosowana: K_U08, Automatyka i robotyka: K_U11)

U4 - potrafi ocenić złożoność obliczeniową typowych zagadnień algorytmicznych (Informatyka stosowana: K_U08)

U5 - potrafi samodzielnie poszerzać swoją wiedzę z zakresu programowania w oparciu o literaturę i dokumentację techniczną (Informatyka stosowana: K_U04, Automatyka i robotyka: K_U01)

K1 - rozumie potrzebę ciągłego dokształcania powodowanego pojawianiem się nowych osiągnięć, nowych technologii, etc. rozumie potrzebę wymiany informacji w grupach osób zajmujących się informatyką, rozumie możliwości jakie daje edukacja akademicka, zna wartość innych form edukacji, tj. kursy, egzaminy/certyfikaty, warsztaty, które związane są ze szczegółowymi obszarami wiedzy wokół informatycznej (Informatyka stosowana: K_K06, Automatyka i robotyka: K_K01, K_K02)

K2 - ma świadomość skutków wadliwie działających systemów informatycznych, które mogą doprowadzić do strat moralnych i finansowych, a nawet utraty zdrowia czy zagrożenia życia (Informatyka stosowana: K_K01, Automatyka i robotyka: K_K03)

K3 - rozumie potrzebę zachowań profesjonalnych i przestrzegania zasad etyki (Informatyka stosowana: K_K02, Automatyka i robotyka: K_K03)

- wykład informacyjny

- analiza problemów (use case)

- demonstracje i symulacje komputerowe

- laboratoria

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład problemowy

- laboratoryjna
- studium przypadku

Przedmiot stanowi wprowadzenie do zasad poprawnego formułowania zadań dla komputera, ze szczególnym uwzględnieniem strukturyzacji algorytmu (proceduralność) i kodu (strukturalność); stanowi także wstęp do szczegółowej nauki języków programowania. Wprowadzane pojęcia ilustrowane są przykładami programów w języku C. Treści obejmują zasady formułowania algorytmów, wprowadzenie do narzędzi programistycznych oraz podstawy języka C. Przybliżane są sposoby reprezentacji danych w komputerze, typy zmiennych, tablice i struktury, instrukcje sterujące i operatory, funkcje i rekurencja, wskaźniki i zmienne wskaźnikowe, wybrane elementy biblioteki standardowej języka C. Szczególny nacisk kładziony jest na zasady formułowania kodu w sposób czytelny oraz efektywność prezentowanych rozwiązań algorytmicznych.

Wykład stanowi wprowadzenie do sztuki programowania komputerów. Zasadnicza konstrukcja wykładu oparta jest na koncepcji "case study": problem -> algorytm jego rozwiązania -> program, rozumiany jako zapis algorytmu przy wykorzystaniu środków oferowanych przez konkretny język programowania.

1. Wprowadzenie
   • elementy historii: od liczenia do przetwarzania informacji
   • języki programowania - historia, klasyfikacja
   • warsztat programisty: środowiska programistyczne.
   • podstawowe pojęcia: kompilator, interpretator, programowanie proceduralne i strukturalne

2. Podstawy formułowania algorytmów
   • algorytmy w życiu codziennym;
   • algorytmy i ich cechy.
   • zadanie algorytmiczne, specyfikacja, cechy algorytmów (skończoność, określoność)
   • formy zapisu algorytmów: schematy blokowe, pseudo-języki.
   • podejście zstępujące i wstępujące, hierarchiczne a modularne podejście do tworzenia algorytmu
   • uwagi o złożoności algorytmów.
3. Narzędzie programistyczne
   • środowiska programistyczne IDE, kompilatory
   • systemy kontroli wersji, git, GitHub
   • statyczna analiza kodu, "lintery"
4. Nie za krótkie wprowadzenie do języka C
   • ogólna struktura kodu: część deklaracyjna i operacyjna
   • zmienne - deklaracja i inicjalizacja.
   • operatory arytmetyczne i logiczne.
   • funkcje: printf(), scanf().
   • instrukcje sterujące: warunki i pętle (if, else, do, while)
   • instrukcja skoku, czyli o istocie programowania strukturalnego
5. Funkcje, czyli programowanie proceduralne
   • anatomia funkcji.
   • deklaracja a definicja funkcji.
   • parametry formalne i aktualne.
   • zmienne na stosie.
   • zmienne globalne i lokalne.
   • funkcje a procedury.
   • biblioteki standardowe
   • biblioteka math.h
   • rekurencja vs. iteracja
6. Tablice i struktury, czyli złożone typy danych
   • tablice - deklaracja, indeksowanie, operator [].
   • tablice jako argumenty funkcji.
   • struktury - deklaracja, operator dostępu .
   • typ struct jako argument funkcji
   • struktura jako wartość zwracana z funkcji
7. Wskaźniki.
   • adresy, wskaźniki, zmienne wskaźnikowe, typ wskaźnikowy.
   • deklaracje zmiennych wskaźnikowych.
   • operator referencji & i dereferencji *
   • wskaźniki jako argumenty funkcji.
   • wskaźniki jako wartość zwracana z funkcji.
   • co wspólnego mają wskaźniki i tablice?
8. Reprezentacja symboli w komputerze
   • bit, bajt i kody bitowe, pojemność informacyjna ciągu bitów
   • pozycyjne systemy liczbowe
   • reprezentacja liczby całkowitej i rzeczywistej w komputerze
   • niedomiar, nadmiar NaN, Inf
   • niedokładności przy obliczeniach zmiennopozycyjnych
   • reprezentacja znaków, kod ASCII
   • strony kodowe cp1250, latin2, UTF-8
   • łańcuchy znakowe
9. Pliki i strumienie.
   • Plik i format pliku
   • Systemy plików
   • Strumienie
   • Podstawowe operacje na strumieniach w C
10. Elementy inżynierii oprogramowania.
    • o stylu i standardach kodowania, statyczna analiza kodu
    • obsługa błędów w C
    • testowanie programów
    • cykl życia programu
    • zasady dokumentowania programów

ĆWICZENIA (laboratorium - pracownia komputerowa) realizują praktyczną naukę programowania w języku C. Laboratoria rozpoczynają się z miesięcznym opóźnieniem w stosunku do wykładu, w momencie, w którym wiedza przekazana na wykładzie będzie wystarczająca do realizacji zadań na laboratoriach. Zajęcia odbywają się w cyklu 10 bloków po 3 godziny.

Na laboratorium studenci poznają narzędzia programistyczne niezbędne w pracy programisty: środowisko programistyczne IDE, kompilator, debbuger

Literatura podstawowa:

1. Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Język ANSI C, WNT Warszawa 2000.
2. David Griffiths, Dawn Griffiths, Rusz głową! C, Helion, Gliwice, 2013.
3. Programowanie C, WikiBooks, 2010.
   https://upload.wikimedia.org/wikibooks/pl/6/6a/C.pdf,
   https://pl.wikibooks.org/wiki/C,

Literatura uzupełniająca:

1. D. Harel, Rzecz o istocie informatyki. Algorytmika,WNT, Warszawa 1992.
2. N. Wirth, Algorytmy + struktury danych = programy, WNT, Warszawa 1989,

Dodatkowe materiały oraz odnośniki do stron internetowych związanych z zajęciami znajdują się pod adresem: https://www.fizyka.umk.pl/~grochu/pp

Zaliczenie z wykładu na podstawie pozytywnego wyniku z laboratorium oraz zdanie testu weryfikującego osiągnięcie efektów: W1-W6, U1, U4, K1-K3

Student uzyskuje zaliczenie z wykładu na podstawie testu zaliczeniowego:

0-50% brak zaliczenia (NZAL)

50-100% zaliczenie (ZAL)

Ocena z laboratorium komputerowego na podstawie realizacji zadań laboratoryjnych, kolokwiów lub projektów zaliczeniowych, weryfikujących osiągnięcie efektów W1-W7, U1-U5, K1-K3 wyznaczana jest wg. przelicznika:

0-50% ocena 2

50-60% ocena 3

60-70% ocena 3+

70-80% ocena 4

80-90% ocena 4+

90-100% ocena 5