C DİLİ KULLANARAK
BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA

Bu doküman KOÜ Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü’ndeki Bilgisayar ve Yazılım I-II derslerine ait notlarını içerir. Dökümanda büyük oranda anlatım eksikliği vardır. Bu nedenle tek başına bi kaynak olarak kullanılamaz. Ancak programlamayı öğrenmek isteyenlerin konu/deyimleri hangi sırada takip etmelerini söyler. Tüm hakları yazara aittir. Üzerinde değişiklik yapmamak ve alınan tüm kopyalarda bu sayfayı bulundurmak koşuluyla bu döküman izinsiz olarak kullanılabilir.

GiRiŞ

Bilgisayar, verileri saklayan , bunlar üzerinde çok hızlı işlem yapan ve istenen verileri sunan bir aygıttır.
Donanım (hardware) ve yazılım(software) diye iki bölüme ayrlır. Donanım bilgisayarın fiziksel bileşenleridir. Yazılım ise donanımı oluşturan bileşenlerin çalışmasını ve işlevlerini yerine getirmesini sağlayan programlardır.

Girdi birimleri : Veri ve program girilmesini sağlar. Klavye, fare, kart okuyucu ...
Çıktı birimleri : İstenen verilerin kullanıcıya sunulduğu ortam. Ekran, yazıcı...
Ana Bellek : Programların ve işlenen verilerin geçici olarak saklandığı birim.
Yan bellek : Bilgilerin (veri, program) kalıcı olarak saklandığı ortamlar. Disket, disk, manyetik şerit.

Bilgisayar broşuründe olan kavramlar, bit, byte, ... RAM, ROM...

 Bu günkü anlamda ilk bilgisayar ENIAC [Electronic Numeric integrator and computer]
30 ton, kablolar ile programlama
 1842, Charles Babbag , analitik makine tasarlıyor. Programlanabilir bir cihaz Öncesi Hesap Makinesi. Ada Agusta programcısı.


Bilgisayarlar :
1. Kusak 39 - 58 Vakum tüp ile çalışıyor
2. Kusak 58 - 64 Transistör
3. Kusak 64 - 75 Entegre
4. Kusak 75 - --- Yüksek ölçekli entegre



 Micro computer ( PC ) ( bu gün 50 - MIPS)
 Workstation
 Mini Computer
 Main Frame (50 lerde 50 IPS)
 Super Computer
Bilgisayarın yapısı
 Bellek (...., birimi byte bit)
 CPU ( Bilgiyi işleyen kısım bellekten okur - yazar)
 Denetim Birimi ( Hangi işlem, ne zaman yapılacak, belirler (gerekli işaretleri üretir))
 Giriş/Çıkış : klavye (veya benzer)
: ekran (veya benzer)
 İkincil ( yardımcı ) bellek (Kütük olarak saklı bilgiler.)
 Hardware - Software

Bilgisayarlar kendisine sorulan sorulara hemen cevap veren, bir sürü problemi çözen bir aygıt değildir. Bilgisayarda yapılan her tür iş, ilk önce insan aklının süzgecinden geçiyor, insanlar tarafından etraflıca tasarlanıyor, planlanıp programlanıyor [1].

ilk yapılan bilgisayarın karşına geçip hemen
en eski soruyu sormuşlar "Tanrı var mı".
Bilgisayar kısa bir düşünmeden sonra "Evet artık var".

Bu nedenle, önce bilgisayara problemin çözümü öğretilmelidir. Fakat bunun için bizim problemi çözmemiz gerekir. Ve daha sonra bir programlama dili ile bu çözüm bilgisayara aktarılmalıdır.





1- Problem Çözme ve Algoritmalar
1.1 Problem Çözme
Problem çözmede, soruna hemen girişmek yerine, dikkatli ve sistematik yaklaşım ilke olmalıdır. Problem iyice anlaşılmalı ve mümkün olduğu kadar küçük parçalara ayırılmaladır.
Descartes tarafından "Discourse on Method" isimli kitabında anlatılan problem çözme teknikleri;[2]

1. Doğruluğu kesin olarak kanıtlanmadıkça, hiçbir şeyi doğru olarak kabul etmeyin; tahmin ve önyargılardan kaçının.
2. Karşılaştığınız her güçlüğü mümkün olduğu kadar çok parçaya bölün.
3. Düzenli bir biçimde düşünün; anlaşılması en kolay olan şeylerle başlayıp yavaş yavaş daha zor ve karmaşık olanlara doğru ilerleyiniz.
4. Olaya bakışınız çok genel, hazırladığınız ayrıntılı liste ise hiçbir şeyi dışarıda bırakmayacak kadar kusursuz ve eksiksiz olsun.

1.2 Algoritmalar
Belirli bir görevi yerine getiren sonlu sayıdaki işlemler dizisidir.
İ.S. 9.yy da İranlı Musaoğlu Horzumlu Mehmet
(Alharezmi adını araplar takmıştır) problemlerin çözümü için genel kurallar oluşturdu. Algoritma Alharezmi'nin Latince okunuşu.
Her algoritma aşağıdaki kriterleri sağlamalıdır.
1. Girdi: Sıfır veya daha fazla değer dışarıdan verilmeli.
2. Çıktı: En azından bir değer üretilmeli.
3. Açıklık: Her işlem (komut) açık olmalı ve farklı anlamlar içermemeli.
4. Sonluluk: Her türlü olasılık için algoritma sonlu adımda bitmeli.
5. Etkinlik: Her komut kişinin kalem ve kağıt ile yürütebileceği kadar basit olmalıdır.
Not: Bir program için 4. özellik geçerli değil. işletim sistemleri gibi program sonsuza dek çalışırlar .

Örnek 1.2.1 : 1'den 100'e kadar olan sayıların toplamını veren algoritma.
1. Toplam T, sayılar da i diye çağırılsın.
2. Başlangıçta T'nin değeri 0 ve i'nin değeri 1 olsun.
3. i'nin değerini T'ye ekle.
4. i'nin değerini 1 arttır.
5. Eğer i'nin değeri 100'den büyük değil ise 3. adıma git.
6. T'nin değerini yaz.
Algoritmaların yazım dili değişik olabilir. Günlük konuşma diline yakın bir dil olabileceği gibi simgelere dayalı da olabilir. Akış şeması eskiden beri kullanıla gelen bir yapıdır. Algoritmayı yazarken farklı anlamlar taşıyan değişik şekildeki kutulardan yararlanılır. Yine aynı amaç için kullanılan programlama diline yakın bir (sözde kod = pseudo code) dil , bu kendimize özgü de olabilir, kullanılabilir.

Aynı algoritmayı aşağıdaki gibi yazabiliriz.
1. T=0 ve i=0
2. i'nin değerini T'ye ekle.
3. i'yi 1 arttır.
4. i<101 ise 2.adıma git.
5. T'nin değerini yaz.

Algoritmayı bir de akış şeması ile gerçekleyelim.


Örnek 1.2.2 : ax2+bx+c=0 tipi bir denklemin köklerini veren algoritma.
Girdi : a, b ve c katsayıları Çıktı : denklemin kökleri
1. a, b ve c katsayılarını al.
2. D = b2-4ac değerini hesapla.
3. D<0 ise gerçel kök yok. 7. adıma git.
4.
5 .
6. değerlerini yaz.
7. Dur.
Döngü Gösterimi
Tekrarlanan adımlar
n. Koşul sağlandığı sürece
n.1 ...
n.2 ... tekrarlanan adımlar
n.3 ...

Örnek 1.2.3 : İki tamsayının çarpma işlemini sadece toplama işlemi kullanarak gerçekleyin.
Girdi : iki tamsayı
Çıktı : sayıların çarpımı
1. a ve b sayılarını oku
2. c =0
3. b>0 olduğu sürece tekrarla
.3.1. c=c + a
3.2. b = b-1
4. c değerini yaz ve dur

Örnek 1.2.4 : Bir tamsayının faktoriyelini hesaplayınız.
Girdi : Bir tamsayı
Çıktı : sayının faktoriyel
İlgili formul: Faktoriyel(n)=1*2*...*n
1. n değerini oku
2. F=1
3. n >1 olduğu sürece tekrarla
.3.1. F=F*n
3.2. n= n-1
4. F değerini yaz
Örnek 1.2.5 : İki tamsayının bölme işlemini sadece çıkarma işlemi kullanarak gerçekleyin. Bölüm ve kalanın ne olduğu bulunacak.
1. a ve b değerlerini oku
2. m=0
3. a>=b olduğu sürece tekrarla
3.1 a=a-b
3.2 m = m + 1
4. kalan a ve bölüm m 'yi yaz

Örnek 1.2.6 : 100 tane sayıyı okuyup, ortalamasını bul
1. T=0, i=0
2. i<101 olduğu sürece tekrarla
2.1 m değerini oku
2.2 T = T + m
2.3 i = i + 1
3. T = T / 100
4. Ortalama T ‘yi yaz
5. Dur

Örnek 1.2.7 : Bir sınava giren öğrencilerin not ortalamasının hesaplanması
1. Tüm sınav kağıtlarını inceleyip notların toplamını hesapla
2. Ortalamayı notların toplamını incelenen sınav kağıdına bölerek hesapla
3. Ortalamayı yaz.

1. Notların toplamını ve incelenen sınav kağıdı sayısını sıfır kabul et
2. Sıradaki sınav kağıdının notunu notların toplamına ekle
3. İncelenen sınav kağıdı sayısını Bir arttır
4. İncelenecek sınav kağıdı var ise 2. Adıma git
5. Ortalamayı notların toplamını incelenen sınav kağıdına bölerek hasapla
6. Ortalamayı yaz

1. Notların toplamını ve incelenen sınav kağıdı sayısını sıfır kabul et
2. Her bir sınav kağıdı için
2.1. Sıradaki sınav kağıdının notunu notların toplamına ekle
2.2. İncelenen sınav kağıdı sayısını bir arttır
3. Ortalamayı notların toplamını incelenen sınav kağıdına bölerek hesapla
4. Ortalamayı yaz








Koşul Gösterimi

n. Koşul doğru ise
n.D.1
n.D.2 doğru olduğunda işlenen adımlar
n.D.3
aksi halde
n.Y.1
n.Y.2 yanlış olduğunda işlenen adımlar
n.Y.3

Kök bulma örneğinde 3. Adımı tekrar yazarsak
3. D>=0 ise
3.D.1
3.D.2
aksi halde
3.Y.1 Reel kök yoktur


Sorular:
* Girilen üç sayıdan en büyüğünü bulan algoritmayı yazınız.
* Tamsayılarda üs alma işlemini gerçekleştiren algoritmayı yazınız ( ab ).
* 1-100 arasında tutulan bir sayıyı tahmin eden algoritmayı yazınız.

Örnek 1.2.8 : Aracın otopark ücretinin hesaplanması. Araçların en fazla 24 saat kaldığını varsayın.
0 - 2 saat 150 bin
2 - 8 saat 300 bin
8-24 saat 500 bin


1. Aracın kaç saat kaldığını öğren ( t olsun ).
2. t <= 2 ise
2.D.1. ücret = 150 bin
Aksi halde
2.Y.1. t<=8 ise
2.Y.1.D.1. ücret = 300 bin
Aksi halde
2.Y.1.Y.1. ücret = 500 bin

3. ücreti yaz
4. Dur

Örnek 1.2.9: Sınavdaki en büyük notun bulan algoritma.

1. En büyük = ilk sınav kağıdındaki not (ya da olabilecek en düşük değer kabul edilebilir).
2. İncelenecek sınav kağıdı var ise
2.1 Sınav kağıdındaki not > En büyük ise En büyük = Sınav kağıdındaki not

3. En büyük değerini yaz.
4. Dur


Algoritmanın yazımı daha simgesel olabilir. Ni i. Öğrencinin notu olsun.

1. EB = N1
2. i = 2
3. İncelenecek sınav kağıdı var ise
3.1 Ni>EB => EB = Ni
3.2 i = i + 1

4. EB’ yi yaz.
5. Dur



Örnek 1.2.10 : Programın C dili ile yazılıp çalışır hale getirilmesi.


1. Programı bilgisayara gir
2. Kaynak dosya olarak kaydet
3. Kaynak dosyayı derle ( compile)
4. Derleme sonucunda hata var ise
4.1 Hataları düzelt
4.2 3. Adıma git
5. Oluşan amaç dosyasına diğer dosyaları bağla (link)
6. Bağlama sonucunda hata var ise
6.1. Hataları düzelt
6.2. Hatalar kaynak dosya ile ilgili ise 2. adıma aksi halde 5. adıma git
7. Program çalıştırılmaya hazır
2- Programlamaya Giriş

Program : Belirli bir problemi çözmek için bir bilgisayar dili kullanılarak yazılmış deyimler dizisi.
Önceki bölümde bir problemin çözümü ile ilgili teknikler sunmuştuk. Bir problemi bilgisayar ile çözmek için geliştireceğimiz programın yazımında izleyeceğimiz adımlar:

i) Problemin ne olduğunu kavra. Çözüm için gereksinimleri belirle.
ii) Problemin girdilerini, çıktılarını ve diğer kısıtlama ve gereksinimleri belirle ( bilgilerin giriş ve çıkış biçimlerinin nasıl olacağına kadar).
iii) Problemin çözümünü veren algoritmayı yaz.
iv) Algoritmayı bir programla dili ile yaz.
v) Programın doğru çalışıp çalışmadığını test et. Bu testi değişik veriler (girdiler) için tekrarla.


2.1 İlk Program Örneği
#include <stdio.h> Kullanılan işlevler ile ilgili başlık dosyası
main()
{
int i ; Değişken tanımı
scanf("%d",&i); Programın gövdesi
i:=i*i;
printf("%d",i);
}

BCPL  B (1967 Ken Thompson)  C (Denis Ritchie unix i yazmak için)
source -----> compiler -----> object -----> link
kaynak derleyeci amaç bağlama
kaynak kod : C dili ile yazılmış olan program.
derleyeci : Kaynak kodu makina koduna çevirir
amaç kodu : Kaynak kodun makina dilindeki karşılığı
bağlama : Birden fazla amaç kodu dosyasının tek dosyada birleştirilmesi
2.2 Veri Tipleri

Veri tiplerini vermeden önce yazılan bir programın geçtiği aşamalara göz atalım.

2.2.1 Int Tip
Integer = Tamsayı
Tamsayıları içerir. Bellekte 2 Byte tutar.
5 , -19 , 25000 gibi
Minimum : -231 = -32768
Maksimum : 231-1 = 32767

2.2.2 Gerçel Tipler (Float, Double)
Gerçel sayıları içerirler.
float : Bellekte 4 Byte yer tutar. 3.4E-38 ile 3.4E+38 aralığında değer alır. Hassasiyet 7-8 basamaktır.
double : Bellekte 8 Byte ter tutar. 1.7E-308 ile 1.7E308 aralığında değer alır. Hassasiyet 15-16 basamaktır.

218.1 , -5.2 , 4.0

Bilimsel gösterim biçimi 2.5*103 = 2.5E3 2.5*10-3 = 2.5E-3

2.2.3 Char Tip
Char : Karakter : Alfanumerik karakterleri içerir.
'5' , '*' , 'K'

2.3 Sabitler (CONST)

#include <stdio.h>
main()
{
const float PI=3.14; Tanımlama kısmı
float r, Alan;
scanf("%f",r);
alan := PI*r*r;
printf(('Alan = %f', alan);
}
CONST (sabit) : Değeri programın çalışması boyunca değiştirilemez. Kullanım biçimi
const tip Belirleyici=değeri;
const float PI=3.14;
Tip belirtilmez ise tamsayı kabul edilir.

2.4 Değişkenler
Değeri programın çalışması boyunca değiştirilekir. Kullanım biçimi:
Tip Belirleyici [,Belirleyici] ;
int i;
float alan;

2.5 Belirleyiciler (Identifier)
Bileşenlere isim verme. (Sabit, değişken, altprogram, etiket, tipler (kullanıcı tanımlı)).

2.5.1 Kısıtlamalar
. İlk karakteri rakam olamaz
. Sadece harfler, rakamlar ve _ (underscore) karakterinin birleşiminden oluşabilir.
. C diline ait saklı (reserved) sözcükler kullanılamaz.
. En fazla 31 karakter olabilir.
. Küçük - büyük harf ayırımı vardır.

2.5.2 isimlerin Seçimi
. Belirleyicinin kullanım amacına uygun anlamlı isim seçin. (Hungarian notation)
. Ne fazla kısa ne de fazla uzun olsun. 3 - 10 karakter uzunluğunda olmasını alışkanlı edinin.
2.6 Matematiksel ifadeler
Matematiksel ifadeleri günlük hayattaki biçimde bilgisayarda yazamadığımız için belli bir kurallar uymamız gerekir. Kullandığımız matematiksel işlemler ve anlamları şöyledir:
+ , - , * , / toplama, çıkarma, çarpma, bölme
% tamsayı bölme sonucundaki kalanı verir (modulus)
7. / 2 ---> 3.5 (nokta sayının gerçel yorumlanmasını sağlar)
7 / 2 ---> 3 (sayılar int kabul edilip sonuçta int tipine dönüştürülür)
7 % 2 ---> 1
2 % 7 ---> 2
2 / 7 ---> 0
Matematiksel ifadeler hesaplanırken izlenen adımlar:
1. Önce parantez içindeki ifadeler hesaplanır. İçiçe parantezler var ise hesaplamaya en içteki parantezden başlanır.
2. ilk önce * , / ve % işlemleri daha sonra + ve - işlemleri yapılır.
3. Öncelik sırası aynı olan işlemlerde hesaplama soldan sağa doğru yapılır. 5./2*3 --> 7.5