ETY-215 Προχωρημένος Προγραμματισμός Ι:
Εισαγωγή στη γλώσσα προγραμματισμού C++

Διδάσκων

Σταμάτης Σταματιάδης
email
stamatis@materials.uoc.gr
τηλέφωνο
2810 39 4284
γραφείο
Γραφείο Β-201, κτίριο Επιστήμης Υπολογιστών.

Ώρες και Αίθουσα Διδασκαλίας

Διαλέξεις: Πέμπτη 16:00-18:00 (Αίθουσα Φ-2)
Ασκήσεις: Πέμπτη 18:00-20:00 (Αίθουσα Υπολογιστών 2)
Κτήριο Φυσικού, Βούτες

Ανακοινώσεις

4 Σεπτεμβρίου 2019
Το μάθημα αρχίζει την Πέμπτη 26 Σεπτεμβρίου.
10 Οκτωβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 17 Οκτωβρίου θα αρχίσει στις 17:00 με θεωρία.
17 Οκτωβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 24 Οκτωβρίου θα αρχίσει στις 17:00 με θεωρία.
24 Οκτωβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 31 Οκτωβρίου θα αρχίσει στις 16:00 με ασκήσεις.
7 Νοεμβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 14 Νοεμβρίου θα αρχίσει στις 16:00 με ασκήσεις.
17 Νοεμβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 21 Νοεμβρίου θα αρχίσει στις 17:00 με θεωρία.
22 Νοεμβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 28 Νοεμβρίου θα αρχίσει στις 16:00 με θεωρία.
29 Νοεμβρίου 2019
Το μάθημα της Πέμπτης 5 Δεκεμβρίου θα αρχίσει στις 16:00 με ασκήσεις.
Πέμπτη 5 Δεκεμβρίου
Το μάθημα της Πέμπτης 12 Δεκεμβρίου θα αρχίσει στις 17:00 με θεωρία.

Αντικείμενο –Σκοπός

Το μάθημα αποτελεί μια εισαγωγή στη γλώσσα προγραμματισμού C++. Παρουσιάζονται τα στοιχεία της γλώσσας σύμφωνα με το ISO Standard του 2014 και οι σύγχρονες μέθοδοι προγραμματισμού με έμφαση σε ό,τι χρειάζεται για την ανάπτυξη επιστημονικών κωδίκων. Η διάρκεια του μαθήματος δεν επιτρέπει μεν εμβάθυνση, είναι όμως επαρκής για την απόκτηση ενός καλού υποβάθρου για περαιτέρω ενασχόληση.

Απευθύνεται σε προπτυχιακούς φοιτητές θετικών επιστημών με εισαγωγικές γνώσεις προγραμματισμού υπολογιστών και με διάθεση να μάθουν περισσότερα. Είναι επιθυμητό να έχουν επιτύχει σε εισαγωγικό μάθημα προγραμματισμού.

Διδακτέα Ύλη

Η διδακτέα ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει

Βασικές έννοιες

Εισαγωγή, τύποι και τελεστές της C++.
Συντακτικό της γλώσσας, δεσμευμένες λέξεις, κανόνες σχηματισμού ονομάτων. Θεμελιώδεις τύποι μεταβλητών: λογικός, χαρακτήρα, ακεραίων, πραγματικών, μιγαδικών αριθμών. "Τύπος" void. Απαριθμήσεις. Τρόποι δήλωσης και εμβέλεια μεταβλητών και σταθερών ποσοτήτων. Αριθμητικοί τελεστές, προτεραιότητες. Χώροι ονομάτων. Αναφορές και Δείκτες.
Εντολές επιλογής, εντολές επανάληψης.
Τελεστές σύγκρισης, Εντολή if, τελεστής (?:), εντολή switch. Βρόχοι while, do while, for, range for. Εντολές continue, break.
Βασικές δομές αποθήκευσης
Διανύσματα - Πίνακες, στατικοί και δυναμικοί. Δομή (struct).
Ροές (streams)
Ροές αρχείων, Εσωτερικά αρχεία, είσοδος-έξοδος δεδομένων, διαμορφώσεις.
Συναρτήσεις.
Ορισμός και κλήση συνάρτησης, συνάρτηση main. Overloading, συναρτήσεις template. Μαθηματικές συναρτήσεις της C++.
Χειρισμός σφαλμάτων
Συναρτήσεις assert, static_assert. Σφάλματα μαθηματικών συναρτήσεων. Εξαιρέσεις (exceptions).

Standard Library

Iterators
Εισόδου, εξόδου, μονής κατεύθυνσης, διπλής κατεύθυνσης, τυχαίας προσπέλασης.
Containers
array, vector, deque, list, set, multiset, map, multimap, unordered_set, unordered_multiset, unordered_map, unordered_multimap.
Αλγόριθμοι
Κατηγορίες αλγορίθμων
Λοιπές έννοιες
Αντικείμενα-Συναρτήσεις, συναρτήσεις λάμδα, προσαρμογείς (adapters).

Αντικειμενοστρεφής Προγραμματισμός

Βασικές έννοιες
Οργάνωση κώδικα, ενθυλάκωση (encapsulation), ιεραρχία - κληρονομικότητα (inheritance), πολυμορφισμός.
Κλάσεις
Συναρτήσεις δημιουργίας, καταστροφής, αντιγραφής, μετακίνησης. Τελεστές εκχώρησης, σύγκρισης, λοιποί τελεστές. Υπόδειγμα κλάσης (class template).

Λοιπά Θέματα.

Μεθοδολογία οργάνωσης προγραμμάτων. Διασύνδεση με βιβλιοθήκες συναρτήσεων σε FORTRAN και C.

Διδακτικά Βοηθήματα

Διατίθενται εκτεταμένες σημειώσεις που παρουσιάζουν τα πιο χρήσιμα χαρακτηριστικά της C++14.

Διαλέξεις

Πρώτη
Εισαγωγή. Παράδειγμα προγράμματος. Ανάλυσή του. Σχόλια. Τύποι (ακέραιοι, πραγματικοί). Μορφή ακέραιων και πραγματικών σταθερών. Αριθμητικοί τελεστές. Κανόνες μετατροπής. Δήλωση μεταβλητής. Δήλωση με αρχική τιμή. Δήλωση με αυτόματη αναγνώριση τύπου. Σταθερή ποσότητα. Εντολή Εκχώρησης. Κανόνες σχηματισμού ονόματος. Τύπος χαρακτήρα.

Παρουσίαση

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: Κεφάλαιο 1, 2.1-2.4, 2.5 (εκτός από 2.5.3, 2.5.5, 2.5.6), 2.7, 2.9-2.11.

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: 1.1-1.3, 2.1-2.14, 2.17

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το εργαστήριο: 2.8, 2.10, 2.13, 2.14, 2.17

Ενδεικτικές λύσεις: 2.8, 2.14.

Δεύτερη
Λογικός τύπος. Λογικοί τελεστές. Εντολές επιλογής (if, switch, ?:). Εμβέλεια ποσοτήτων. Μαθηματικές συναρτήσεις. Μιγαδικός τύπος. Εντολή using.

Παρουσίαση

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: 2.5.3, 2.8, 2.13, 2.14, 2.16, Κεφάλαιο 3.

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: 2.18, 2.19, 3.1-3.9

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το εργαστήριο: 2.18, 3.3, 3.4, 3.5, 3.8, 3.9

Ενδεικτικές λύσεις: 3.3, 3.8.

Τρίτη
Αναφορά. Εντολές Επανάληψης (for, while, do ... while, range for). – Βοηθητικές εντολές (break, continue). Τύπος string.

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: 2.18, 2.15, Κεφάλαιο 4 (εκτός από 4.6.3).

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: όλες του 4ου κεφαλαίου (εκτός από 33, 41)

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το εργαστήριο: 4.15, 4.17, 4.18, 4.19, 4.20, 4.21, 4.31, 4.42

Παρουσίαση

Ενδεικτικές λύσεις: Μέγιστος κοινός διαιρέτης, Πάσχα, Διαφορά ημερομηνιών, Αύξηση ημερομηνίας, Κέρματα

Τέταρτη
Στατικά και δυναμικά διανύσματα και πίνακες. Υλοποίηση με std::array<> και std::vector<>.

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: Κεφάλαιο 5 (εκτός από 5.5)

Παρουσίαση

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: 5.1-5.9

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το εργαστήριο: 5.2, 5.7, 5.8, 5.9

Ενδεικτικές λύσεις: Κόσκινο Ερατοσθένη, Λάμπες.

Πέμπτη
Γεννήτρια τυχαίων αριθμών. Struct. Ροές αρχείων. Είσοδος-έξοδος δεδομένων. Διαμορφώσεις. Εσωτερικά αρχεία.

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: 2.20, 5.5, Κεφάλαιο 6

Παρουσίαση

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: 4.33, 4.41, 5.10-5.12, 6.1-6.21

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 4.33, 5.10, 5.11, 6.5, 6.7, 6.19-6.21

Ενδεικτικές λύσεις: Ημερολόγιο, Πίνακας Λογαρίθμων, Εικόνα ppgm.

Έκτη
Ασκήσεις.

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 6.22, 6.24, 6.23

Ενδεικτικές λύσεις: Περιστροφή εικόνας, Game of life.

Έβδομη
Συναρτήσεις: ορισμός-δήλωση-κλήση. Προκαθορισμένες τιμές ορισμάτων. Οργάνωση κώδικα. Αναδρομική συνάρτηση. Συνάρτηση ως όρισμα. Overloading. Στατικές ποσότητες. Μαθηματικές συναρτήσεις. Templates. Χώρος ονομάτων.

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: 2.17, Κεφάλαιο 7

Παρουσίαση

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: όλες του 7ου Κεφαλαίου.

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 7.9, 7.5, 7.7, 7.8, 7.23, 7.40, 7.42, 7.55, 7.56, 7.58.

Ενδεικτικές λύσεις: 7.21, Αρμονικός ταλαντωτής, Ν Βασίλισσες.

Όγδοη
Ασκήσεις.

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 7.49, 7.54, 7.57

Ενδεικτικές λύσεις: sudoku.

Ένατη
Επισκόπηση της Standard Library. Παρουσίαση containers. Iterators. Κατηγορίες iterators. Βοηθητικές συναρτήσεις.

Σχετικές παράγραφοι στις σημειώσεις: παράγραφοι 9.1, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.9.1, 10.9.2.

Παρουσίαση

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: όλες του 10ου Κεφαλαίου εκτός από την 5 και την 8 και όλες του 11ου Κεφαλαίου.

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 10.1, 10.2, 10.3, 10.6, 10.10, 10.12, 10.14, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5

Ενδεικτικές λύσεις: 10.1, 10.2, 10.3, 10.11 11.3.

Δέκατη
Επανάληψη (iterators, containers). Αλγόριθμοι.

Παρουσίαση

Ασκήσεις από τις σημειώσεις για το σπίτι: όλες του 12ου Κεφαλαίου.

Προτεινόμενες ασκήσεις από τις σημειώσεις: 12.1, 12.3, 12.4, 12.5

Ενδέκατη
Ασκήσεις
Δωδέκατη
Εισαγωγή στις κλάσεις (Κεφ. 14). Προτεινόμενη άσκηση: κλάση date.

Ενδεικτική λύση (date.h, date.cpp) της κλάσης date.

Εξετάσεις και Βαθμολόγηση

Τρόπος Εξέτασης

Σημαντικό ρόλο έχει το ενδιαφέρον προς το μάθημα και η γενική απόδοση στις ασκήσεις που θα γίνονται σε κάθε εργαστήριο. Η συμμετοχή στα εργαστήρια δεν είναι υποχρεωτική, η ύλη όμως που καλύπτεται σε αυτά θεωρείται γνωστή στα επόμενα.

Η τελική εξέταση γίνεται στο εργαστήριο υπολογιστών και αποτελείται από ασκήσεις συγγραφής ολοκληρωμένων προγραμμάτων, με ανοιχτές σημειώσεις και βιβλία.

Κατά τη διάρκεια της εξέτασης ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ Η ΧΡΗΣΗ ΚΙΝΗΤΩΝ ΤΗΛΕΦΩΝΩΝ.

Παλαιά θέματα εξετάσεων

Ιστοσελίδες μαθημάτων

C++ Online Documentation

C++ Online Tutorials

Δωρεάν Compilers της C++

Online Compilers της C++

Συλλογές Συνδέσμων

Διάφορα

Βιβλιογραφία

Bιβλία, στα αγγλικά, ταξινομημένα με αύξοντα βαθμό δυσκολίας και πληρότητας (και αριθμού σελίδων!). Κάποια από τα βιβλία υπάρχουν στη Βιβλιοθήκη του Πανεπιστημίου. Να αποφύγετε όσα τυχόν βρείτε και έχουν εκδοθεί πριν το 1997, περιγράφουν τη γλώσσα πριν τυποποιηθεί με το Standard του 1998. Να προτιμήσετε βιβλία που έχουν εκδοθεί μετά το 2011 και περιγράφουν τη γλώσσα σύμφωνα με το Standard του 2011.

C++11/C++14

  1. Bjarne Stroustrup. Programming -- Principles and Practice Using C++ (Second Edition) Addison Wesley, Reading, MA, USA, 2014.
  2. Bjarne Stroustrup. A tour of C++. Addison Wesley, Reading, MA, USA, 2013. A Tour of C++ ]
  3. Stanley B. Lippman, Josée Lajoie and Barbara E. Moo. C++ Primer. Addison Wesley, Reading, MA, USA, fifth edition, August 2012. Πολύ καλή, αναλυτικότατη παρουσίαση σχεδόν όλης της γλώσσας. Είναι κάπως δύσχρηστο ως βιβλίο αναφοράς.
  4. Nicolai M. Josuttis. The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference. Addison Wesley, Reading, MA, USA, March 2012. The C++ Standard Library ] Πλήρες βιβλίο για την παρουσίαση της Standard Library. Απαιτεί γνώση των βασικών στοιχείων της C++. Ο τρόπος οργάνωσης της ύλης ίσως δυσκολεύει τον αναγνώστη.
  5. Bjarne Stroustrup. The C++ Programming Language. Addison Wesley, Reading, MA, USA, fourth edition, 2013. The C++ Programming Language (Fourth Edition) ] Η τέταρτη έκδοση διατίθεται μεταφρασμένη στα ελληνικά, με τίτλο “Η Γλώσσα Προγραμματισμού C++”, από τις εκδόσεις “Κλειδάριθμος”. Υπάρχει στη Βιβλιοθήκη. Το πληρέστερο βιβλίο για τη C++, από το δημιουργό της γλώσσας.

C++98

  1. Andrew Koenig and Barbara E. Moo. Accelerated C++: practical programming by example. C++ In-Depth Series. Addison Wesley, Reading, MA, USA, 2000. Accelerated C++ ] Θεωρείται ένα από καλύτερα εισαγωγικά βιβλία, με πρωτοποριακή προσέγγιση στη διδασκαλία της C++. Υπάρχει στη Βιβλιοθήκη και προτείνεται για αυτομελέτη.
  2. Stanley B. Lippman. Essential C++. C++ In-Depth Series. Addison Wesley, Reading, MA, USA, 2000. Σύντομο και σχετικά πλήρες. Απαιτεί κάποια εξοικοίωση με τον προγραμματισμό. Προτείνεται για αυτομελέτη.
  3. Bjarne Stroustrup. Programming -- Principles and Practice Using C++ Addison Wesley, Reading, MA, USA, 2008.
    Εκδίδεται μεταφρασμένο στα ελληνικά, με τίτλο “Προγραμματισμός με τη C++”, από τις εκδόσεις “Παπασωτηρίου”.
  4. John R. Hubbard. Programming with C++. Schaum's Outline Series. McGraw-Hill, second edition, June 2000.
  5. Bruce Eckel. Thinking in C++. Introduction to Standard C++, volume 1.
    Prentice Hall, second edition, 2000. http://www.mindviewinc.com ] Διατίθεται και σε ηλεκτρονική μορφή, δωρεάν στο σχετικό link.
  6. Stanley B. Lippman, Josée Lajoie. C++ Primer. Addison Wesley, Reading, MA, USA, third edition, April 1998. Πολύ καλή, αναλυτικότατη παρουσίαση σχεδόν όλης της γλώσσας. Είναι κάπως δύσχρηστο ως βιβλίο αναφοράς. Υπάρχει στη Βιβλιοθήκη.
  7. Nicolai M. Josuttis. The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference. Addison Wesley, Reading, MA, USA, September 1999. The C++ Standard Library ] Πλήρες βιβλίο για την παρουσίαση της Standard Library. Απαιτεί γνώση των βασικών στοιχείων της C++. Ο τρόπος οργάνωσης της ύλης ίσως δυσκολεύει τον αναγνώστη. Υπάρχει στη Βιβλιοθήκη.
  8. Bjarne Stroustrup. The C++ Programming Language. Addison Wesley, Reading, MA, USA, third edition, 1997. The C++ Programming Language (Third Edition) ] Διατίθεται μεταφρασμένη στα ελληνικά, με τίτλο “Η Γλώσσα Προγραμματισμού C++”, από τις εκδόσεις “Κλειδάριθμος”. Το πληρέστερο βιβλίο για τη C++, από το δημιουργό της γλώσσας. Η τρίτη έκδοση υπάρχει στη Βιβλιοθήκη. Τα τρία πρώτα κεφάλαια του βιβλίου (ιστορία και επισκόπηση της γλώσσας) παρέχονται δωρεάν στo σχετικό link και προτείνονται για ανάγνωση (είναι ιδιαίτερα δύσκολα για αρχάριους).