SB Console Deel 1. In deze les module wordt gewerkt met het programma Small Basic en het programma Structorizer.

Transcriptie

1 Inleiding In deze les module wordt gewerkt met het programma Small Basic en het programma Structorizer. Small Basic (SB) is een freeware software versie van de BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) programmeertaal. BASIC is een populaire programmeertaal bij hobbyisten en beginners die willen leren programmeren. De afbeelding hiernaast toont de traditionele BASIC bron code. SB is een object georiënteerde versie van BASIC. In SB ziet de zelfde code er uit zoals de afbeelding hier naast. SB vertaald de geschreven code naar een "executable". Dit is een "app" of wel een zelfstandig uitvoerbaar programma. je kunt dus verschillende programma's maken en deze aan vrienden geven zonder dat zij SB hebben. Tevens is het mogelijk om je code te uploaden naar het internet en het zo met de hele SB gemeenschap te delen. Structorizer is een opensource programma waarmee Programma Structuur Diagrammen (PSD) gemaakt kunnen worden. Computers en andere digitale apparatuur zijn tegenwoordig niet meer weg te denken in de huidige samenleving. Zonder programma s zijn deze apparaten echter niets waard. Het zijn de programma s die het mogelijk maken dat deze apparaten van alles kunnen. Programma s Programma s zijn een serie instructies in een taal die de computer begrijpt en door de computer kunnen worden uitgevoerd. Zo n verzameling instructies vormen een programma ofwel een algoritme. ROBERT ELLIS 1

2 Algoritmen Een Algoritme is een eindige serie instructies die vanuit een gegeven begintoestand naar een beoogd doel leiden. Dit doel kan zijn het uitvoeren van een bepaalde handeling of het oplossen van een probleem. De eigenschappen van algoritmen zijn: Er moet een eindig aantal stappen worden doorlopen. De volgorde (sequentie) waarin de stappen moeten worden doorlopen kan van belang zijn. Soms moeten er keuzes worden gemaakt (selectie) hoe het algoritme verder moet gaan. Reeksen van logische procedures om problemen op te lossen in een eindig aantal stappen. Stel men wil een ei bakken. Op zichzelf iets vrij eenvoudigs, maar als we het gaan opschrijven als algoritme dan krijgen we het volgende: 1. Vuur aansteken 2. Zet pan op het vuur 3. Voeg boter in de pan toe 4. Boter laten smelten 5. Breek ei en plaats deze in de pan 6. Bak het ei gedurende 3 minuten 7. Vuur uitmaken Het algoritme bestaat uit 7 deelalgoritmen, welke als elementair zijn. Hieronder verstaan men dat iedereen weet wat er mee wordt bedoeld en de omschrijving is eenduidig (precies één betekenis). Bij dit algoritme wordt er vanuit gegaan dat de persoon al weet te werken met een gasfornuis. Dit is voorkennis. Zou de persoon deze kennis niet bezitten dan zou het algoritme verfijnd moeten worden. De stap vuur aansteken zou verder gedetailleerd kunnen worden als volgt: Neem de aansteker uit de lade Draai het gas open Druk op de aansteker Houdt de aansteker bij het gas ROBERT ELLIS 2

3 Er wordt hier er vanuit gegaan dat er een aansteker gebruikt wordt, maar dit had even goed lucifers kunnen zijn of een fornuis met een elektrische ontsteking. Werkwijze De manier waarop in deze lessen met de opdrachten gewerkt wordt is ook een algoritme. Dit algoritme zit er als volgt uit: Probleemstelling De opdracht. Analyse Onderzoeken wat je moet doen. Schematische oplossing Een algemene schematische oplossing voor de opdracht. Sourcecode De code die uitgevoerd moet worden. Compileren Vertalen van de bron code naar code (nullen en enen) die door de computer kan worden uitgevoerd. Rollen Wanneer je zelf programma s (apps) gaat maken dan heb je drie verschillende petten op. De gebruiker De persoon die het programma gebruikt. De ontwerper/analist De persoon die het programma ontwerpt. De programmeur De persoon die de code voor het programma schrijft. G O P ROBERT ELLIS 3

4 Talen en schema s Natuurlijke taal (Nederlands, Engels, Papiaments etc.)zijn dubbelzinnig. Dit wil zeggen dat één woord meerdere betekenissen hebben. Afhankelijk van di context (de situatie of wel zin) waar in het woord gebruikt wordt het een andere betekenis heeft. Dit is een groot probleem voor computers. Daar moet elke instructie maar één betekenis hebben. Programmeertalen worden ook wel formele talen genoemd. Doordat er verschillende programmeertalen zijn is de behoefte ontstaan naar een algemene manier om algoritmen/programma s weer te geven. Om deze reden heeft men schema s bedacht. Kijk maar naar de installatie handleiding van een elektronisch apparaat zoals een tv, dvd speler etc. Daarom wordt er in de installatie brochure meestal van plaatjes gebruik gemaakt. Er zijn tegenwoordig een aantal Schema technieken, maar twee heel bekende zijn de Flow-Chart en het Nassie-Shneiderman Diagram (NSD) Het NSD wordt ook wel Programma Structuur Diagram (PSD) genoemd. De afbeeldingen hierboven geven hetzelfde algoritme weer. ROBERT ELLIS 4

5 De PSD schema s bestaan uit: SB Console Deel 1 Rechthoeken Driehoeken Tekst Door dat schematechnieken als PSD onafhankelijk zijn van een programmeertaal, kunnen de schema s vertaald worden naar elke programmeertaal. PSD structuren Er zijn drie basisstructuren waar alle programma s uit bestaan. Van deze drie zullen we voorlopig alleen naar de volgende twee structuren kijken: 1. Sequentie In elke recht hoek staat één instructie. Instructies worden in volgorde, van boven naar beneden, achter elkaar uitgevoerd. 2. Selectie ROBERT ELLIS 5

6 Selectie-structuren ook wel keuze structuren (als dan anders ) worden gebruikt om het algoritme een bepaalde weg te laten volgen. Er zijn verschillende varianten van deze structuur mogelijk in de meeste programmeertalen. Wanneer er meerder selectie structuren achterelkaar of genest gebruikt moeten worden gebruikt men een case ofwel switch structuur. Deze maken het gebruik van meerdere opeenvolgende selectie structuren overzichtelijker en beter leesbaar. Opdrachten De tekst die gebruikt wordt in een PSD bestaat uit de opdrachten die mogelijk zijn in programmeertalen. Voorlopig wordt alleen naar de volgende opdrachten gekeken: Variabelen LEES SCHRIJF/DRUKAF Variabelen Beeld je een variabele in als een doos. Er zijn verschillende soorten dozen, waar verschillende inhouden inpassen. Op de doos plak je een label met een naam, die de inhoud omschrijft, om deze later terug te kunnen vinden. In een programma zijn variabelen geheugenlocaties in het werkgeheugen van een computer. Variabelen hebben een naam, in letters en cijfers aaneengesloten, die voor elke geheugenlocatie in de computer uniek is (net als een telefoonnummer). variabele naam = waarde Het = teken is de toekenningsoperator ook wel het toekenningsteken. ROBERT ELLIS 6

7 Stel dat je de volgende instructies hebt: var1 = 5 -> de variabele var1 krijgt de waarde 5 var2 = 2 -> de variabele var2 krijgt de waarde 2 var3 = var1 + var2 -> de variabele var3 krijgt de waarde is 7 Vaak wordt in programma s de volgende constructie gebruikt: var4 = 6 -> de variabele var4 krijgt de waarde 6 var4 = var > elke keer wordt er 1 opgeteld bij de waarde van de var4. Dus na deze instructie heeft var4 de waarde is 7 De opdracht SCHRIJF Met deze opdracht kan de computer tekst op het scherm laten zien aan de gebruiker. SCHRIJF Hallo WERELD! Door deze instructie wordt de tekst Hallo WERELD! op het beeldscherm afgedrukt. SCHRIJF teksta Deze opdracht drukt de waarde van de variabele teksta op het scherm af. SCHRIJF Hallo ;varnaam;, hoe gaat het? Als de variabele varnaam de tekst Boeboe als waarde heeft, dan wordt de tekst Hallo Boeboe, hoe gaat het? op het scherm geschreven. Net als met een natuurlijke taal is er een grammatica (schrijfwijze). Dit wil zeggen dat alle komma s, aanhalingstekens etc. goed moeten worden opgeschreven anders is het fout en begrijpt de computer niet wat bedoeld wordt. Tevens is het ook heel belangrijk dat je alle lijnen van het schema goed tekent want anders zou het schema verkeerd kunnen worden geïnterpreteerd (begrepen) door de programmeur of leiden tot een totaal ander programma. ROBERT ELLIS 7

8 De opdracht SCHRIJF getala wordt in Small Basic vertaald naar: TextWindow.Write(getalA) of naar: TextWindow.WriteLine(getalA) De "Method" write toont een tekst/getal op het scherm en blijft op die zelfde regel staan. Als er na deze nog meer tekst of getallen worden getoond, dan worden deze er meteen achter geplakt. Bijvoorbeeld getala = 13 TextWindow.Write(getalA) TextWindow.WriteLine("Hallo") TextWindow.WriteLine("Hoe gaat het?") De bovenstaande bron code toont het volgende op het scherm: Je ziet dat de "Hallo" geplakt wordt aan het getal. Dit komt door de write opdracht. De "Hoe gaat het?" komt op de volgende regel door de writeline opdracht. De opdracht LEES De gebruiker van het programma krijgt een vraag/opdracht dat hij/zij moet invoeren. De ingevoerde waarde wordt dan opgeslagen in een variabele in het werkgeheugen van de computer. LEES getala Hier wacht de computer op de gebruiker van het programma om een getal in te voeren. Er is echter geen aanduiding naar de gebruiker wat hij/zij moet doen. LEES Voer een getal in: ; getala ROBERT ELLIS 8

9 Hetzelfde als het eerdere voorbeeld, echter nu ziet de gebruiker de tekst Voer een getal in:_ op het scherm. Dit maakt het duidelijk voor de gebruiker dat er iets verwacht wordt van hem/haar door het programma. Dit zelfde is ook mogelijk met een tekst variabele. LEES getala wordt vertaal naar Small Basic als: getala = TextWindow.ReadNumber() LEES "Voer een getal A in: ";getala wordt in SB: TextWindow.Write("Voer een getal A in: ") getala = TextWindow.ReadNumber() De Selectie structuur Tot nu toe is er alleen gekeken naar de sequentie structuur, waarbij instructies onder elkaar in volgorde werden geschreven. De computer voerde deze opdrachten in deze sequentiële volgorde één voor één uit. Wil men echter kunnen bepalen welke instructies uitgevoerd dienen te worden door de computer dan zijn moet er gebruik gemaakt worden van een soort selectie structuur. In de afbeelding hieronder wordt de selectie structuur weer gegeven. In de bovenstaande selectie structuur geldt dat als de waarde van variabele A gelijk is aan de waarde van variabele B, dan zal de instructie onder het JA ROBERT ELLIS 9

10 gedeelte worden uitgevoerd. Is die niet het geval dan zal de instructie onder het NEE gedeelte worden uitgevoerd. Het is mogelijk om meerdere instructies onder elk deel te zetten. De selectie structuur in SB wordt gerepresenteerd doormiddel van de if instructie. IF <voorwaarde> Then <instructies> Else <instructies> Endif Wanneer het resultaat van de voorwaarde waar is dan worden de instructies na de Then uitgevoerd. Is het resultaat echter niet waar dan worden de instructies na de Else uitgevoerd. Nesten van selecties Selecties kunnen binnen andere selecties gemaakt worden. Dit is het nesten van selecties en ziet er als volgt uit in een PSD en als bron code in SB ROBERT ELLIS 10

11 Verschillende if constructies SB Console Deel 1 Voorbeeld 1: If A > B Then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld EndIf Voorbeeld 2: If A > B Then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld Else 'Instructies die uitgevoerd worden als de voorwaarde niet geld EndIf ROBERT ELLIS 11

12 Voorbeeld 3: If A > B Then If D = C Then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld EndIf Else If D > C Then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld Else 'Instructies die uitgevoerd worden als de voorwaarde niet geld EndIif EndIf EndIf Aan dit voorbeeld kun je zien dat je de if stuctuur heel complex kunt maken. Je kunt meerdere geneste niveau s van if opdrachten (statments) gebruiken. De Complexiteit hangt af van wat er in het algoritme molet gebeuren. ROBERT ELLIS 12

13 Voorbeeld 4: If Keuze = 1 Then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld ElseIf Keuze = 2 then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld Elseif Keuze = 3 then 'Instructies die uitgevoerd worden als de voor waarde geld Else 'Instructies die uitgevoerd worden als de voorwaarden niet gelden EndIf Deze if structuur wordt is beter te vertalen naar een CASE of wel SWITCH structuur. In sommige programmeertalen is dit de CASE instructie in andere de SWITCH. Het is vooral handig om de menu keuze van een gebruiker te verwerken in een programma, zoals in het voorbeeld hieronder. ROBERT ELLIS 13

14 Insecten, of wel Bugs Tijdens het maken van een programma kunnen er fouten optreden, deze worden bugs genoemd. Er zijn drie type bugs die we bij het ontwikkelen van een programma tegen komen, namelijk: 1. Syntax fouten Wanneer het vertaalprogramma (de compiler) een instructie niet herkent of omdat leestekens zijn vergeten dan spreken we van een syntax fout. TextWindow.WriteLine( Hallo Wereld) Is syntactisch fout want de aanhalingstekens sluiten ontbreekt TextWindow.WriteLine Hallo Wereld! ) Is syntactisch fout want het haakje openen ontbreekt TextWindowWriteLine( Hallo Wereld! ) Is syntactisch fout want de (.) punt tussen TextWindow en WriteLine ontbreekt TekstWindow.WriteLine( Hallo Wereld! ) Is syntactisch fout want het object/instructie TekstWindow bestaat niet. Moet zijn TextWindow. 2. Semantische fouten De betekenis van een zin in een taal wordt ook wel de semantiek van de taal genoemd. Geef de naam van de achtste dag van de week. heeft geen betekenis en is dus semantisch gezien fout (want de achtste dag bestaat niet). De regenworm eet de vogel op. Dit is semantisch gezien niet correct. Semantische regels in programmeertalen bepalen net als in een natuurlijke taal de 'betekenis' van een syntactisch correct programma. vargetal = vargetal + Hallo Je Kunt geen tekst optellen met getallen. ROBERT ELLIS 14

15 Het programma zal vertaald worden en uitgevoerd kunnen worden maar de resultaten van de uitvoer zullen niet kloppen. 3. Logische fouten Een logische fout in een programma is een ontwerpfout, gemaakt tijdens de analyse. Het is een redeneringsfout van de analist. Geen enkele ontwikkelomgeving kan redeneringsfouten van een analist opmerken en rapporteren aan de programmeur. Pas bij uitvoer van het programma kan zo n fout ontdekt worden. Meestal door de tester en/of gebruiker van het programma. OmtrekCirkel = straal * pi Correcte antwoord is OmtrekCirkel = Diameter * Pi of OmtrekCirkel = 2 * straal * Pi Insecten bestrijden, of wel debuggen Het opsporen van fouten in een programma heet debuggen. SB stopt het vertalen van de bron code als er syntax fouten zijn opgetreden tijdens het vertalen en geeft deze aan in het debug-venster. SB geeft de regel- en kolomnummer aan waar de fout is opgetreden. ROBERT ELLIS 15

16 Documenteer je bron code Het is verstandig om je programma goed te documenteren. Dit kan binnen SB door commentaar toe te voegen in de bron code. Commentaar wordt overgeslagen door de compiler en niet uitgevoerd. Commentaar wordt toegevoegd door de regel met ( ) een Apostrof (enkele aanhalingsteken) te beginnen. Alle commentaar staat dan in een groene kleur in SB. ROBERT ELLIS 16